KR101684228B1 - 반도체 웨이퍼를 연마하는 연마 장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼를 연마하는 연마 장치 Download PDF

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Abstract

연마 장치는 적어도 하나의 연마 모듈을 포함한다. 각 연마 모듈은 적어도 하나의 연마면, 적어도 하나의 연마 헤드, 적어도 하나의 웨이퍼 이송 스테이션 및 상기 적어도 하나의 연마 헤드를 상기 적어도 하나의 연마면과 상기 적어도 하나의 웨이퍼 이송 스테이션 사이에서 이송하기 위한 이송 장치를 포함한다. 상기 연마 모듈은 외부 파티클로부터 상기 적어도 하나의 연마면을 보호하기 위하여 차폐 수단과 유체 분사 장치들을 포함할 수 있다. 상기 세정 장치는 높은 생산성을 위하여 2개 또는 그 이상의 건조 챔버들을 포함할 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼를 연마하는 연마 장치{APPARATUS FOR POLISHING SEMICONDUCTOR WAFER}
＜관련 출원＞
본 출원은 2009년 11월 3일 출원된 미국 예비 특허 출원번호 61/280,441, 2009년 12월 2일 출원된 61/283,324, 2009년 12월 4일 출원된 61/283,479, 2009년 12월 8일 출원된 61/283,694, 2009년 12월 14일 출원된 61/284,160, 2009년 12월 21일 출원된 61/284,448, 2010년 7월 6일 출원된 61/399,096의 이익을 부여 받으며, 모두 여기에서 참조로서 통합된다.
본 발명은 일반적으로 반도체 공정 장비에 관한 것이며, 더 구체적으로는 반도체 웨이퍼를 연마 및 세정하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 국부 및 광역 평탄화는 더 많은 수의 금속 층과 층간 절연막이 적층됨에 따라서 더욱 중요하게 되었다. 웨이퍼 평탄화에 선호되는 방법은 연마법인데, 이는 웨이퍼와 연마 패드 사이로 공급되는 연마제를 이용하여 웨이퍼를 연마하는 방법이다. 연마된 웨이퍼는 금속 또는 절연층의 적층 또는 사진 식각을 위한 장치에서 더 처리(processing)되기 전에 화학약품과 초순수(deionized water)를 이용하여 세정 및 건조된다.
일반적으로 반도체 웨이퍼를 연마하기 위한 공정(processing) 장치는 연마 장치와 세정 장치를 포함한다. 연마 장치는 연마 패드가 놓여지는 다수의 연마 테이블 및 연마 패드 상에서 웨이퍼를 지지하고 가압하는 연마 헤드들을 포함한다. 세정 장치는 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 다수의 세정 챔버와 세정된 웨이퍼를 건조하기 위한 건조 챔버를 포함한다. 연마 장치에서 연마된 웨이퍼들은 다수의 세정 챔버를 거치면서 세정되고 건조 챔버에서 건조된다.
반도체 웨이퍼를 연마 및 세정하기 위한 공정 장치의 가장 중요한 성능 인자(factor) 중의 하나는 생산성이다. 세정 장치의 낮은 생산성에 의하여 공정 장치의 생산성이 제한되기 때문에 높은 생산성을 위해서는 공정 장치가 2개의 세정 장치를 포함할 수 있다. 2개의 세정 장치들을 연마 장치와 결합할 때, 다수의 반도체 웨이퍼들을 효율적으로 연마 및 세정하기 위해서는 연마 장치와 세정장치들의 배치가 중요해진다. 아울러, 큰 면적을 차지하는 공정 장치는 더 넓은 클린 룸을 필요로 하고 이는 더 많은 운영비 지출을 의미하므로, 공정 장치의 면적 역시 고려되어야 한다.
반도체 웨이퍼의 연마 및 세정을 위한 공정 장치의 또 다른 중요한 성능 인자는 유지관리의 용이성이다. 엔지니어가 연마 및 세정 장치에 접근하여 손쉽게 유지관리 할 수 있는 충분한 공간을 제공하도록 공정 장치 내에 연마 및 세정 장치를 배열하는 것이 중요해진다.
반도체 웨이퍼를 연마 및 세정하기 위한 공정 장치에 사용되는 세정 장치의 가장 중요한 성능 인자 중의 하나는 생산성이다. 세정 장치의 낮은 생산성에 의하여 공정 장치의 생산성이 제한될 수 있으므로, 공정 장치의 높은 생산성을 위해서는 세정 장치의 생산성이 개선되어야 한다.
반도체 웨이퍼를 연마 및 세정하기 위한 공정 장치에 사용되는 연마 장치의 가장 중요한 성능 인자 중의 하나는 생산성이다. 높은 생산성을 위하여 연마 장치는 일반적으로 더 많은 수의 연마 테이블과 연마 헤드들을 필요로 한다. 연마 장치에 포함되는 연마 테이블과 연마 헤드의 수가 증가함에 따라서, 작은 면적을 가지면서도 반도체 웨이퍼들의 효율적인 연마를 제공하는 연마 장치를 설계하기 위해서는 연마 테이블들과 연마 헤드들의 효율적인 배열이 중요해진다.
반도체 웨이퍼를 연마 및 세정하기 위한 반도체 공정 장치에 사용되는 연마 장치의 또 다른 중요한 성능 인자 중의 하나는 결함 생성이다. 결함 생성은 연마 헤드들을 연마 패드들 간에 이송하기 위하여 사용되는 움직이는 부품들로부터 연마 패드들 상으로 떨어지는 거대한 외부 입자들에 의하여 웨이퍼 상에 유발될 수 있다. 낮은 결함 생성을 위해서는 상기 외부 입자들로부터 연마 패드들을 보호해야 하며 이를 위하여 연마 장치는 효율적인 디자인을 필요로 한다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이러한 관점에서, 높은 생산성, 작은 면적, 유지 관리를 위한 충분한 공간 및 낮은 결함 생성을 제공하는 반도체 웨이퍼 연마 및 세정을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 피연마체 연마장치는 적어도 하나의 연마면, 적어도 하나의 연마 헤드를 포함하는 적어도 하나의 연마 헤드 조립체, 적어도 하나의 피연마체 이송 스테이션, 상기 적어도 하나의 연마면과 상기 적어도 하나의 피연마체 이송 스테이션 사이에서 상기 적어도 하나의 연마 헤드 조립체를 이송시키도록 구성된 이송 장치를 포함한다. 상기 이송 장치는 상기 적어도 하나의 연마면과 상기 적어도 하나의 피연마체 이송 스테이션 상부에 배치된 개구부를 포함하는 지지 구조물, 상기 개구부에 의하여 에워 싸이며 상기 지지 구조물에 의하여 지지되는 적어도 하나의 내부 가이드 레일, 상기 적어도 하나의 내부 가이드 레일 상에서 미끄러져 움직이도록 체결되는 적어도 하나의 제1 가이드 블록, 상기 개구부를 에워 싸며 상기 지지 구조물에 의해 지지되는 적어도 하나의 외부 가이드 레일, 상기 적어도 하나의 외부 가이드 레일 상에서 미끄러져 움직이도록 체결되는 적어도 하나의 제2 가이드 블록, 상기 적어도 하나의 제1 가이드 블록과 상기 적어도 하나의 제2 가이드 블록에 장착되며 상기 적어도 하나의 연마 헤드 조립체를 지지하는 적어도 하나의 헤드 지지 수단, 및 상기 적어도 하나의 헤드 지지 수단에 체결되는 적어도 하나의 구동 장치를 포함하며, 상기 적어도 하나의 헤드 지지 수단은 상기 적어도 하나의 연마 헤드 조립체를 지지하며, 상기 적어도 하나의 구동 장치는 상기 적어도 하나의 연마 헤드 조립체가 상기 적어도 하나의 연마면과 상기 적어도 하나의 피연마체 이송 스테이션 사이에서 이송하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 높은 생산성, 작은 면적, 유지 관리를 위한 충분한 공간 및 낮은 결함 생성을 제공하는 반도체 웨이퍼 연마 및 세정을 위한 장치 및 방법을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치의 평면도이다.
도 2는 도1의 연마 장치에 사용되는 연마 모듈의 평면도이다.
도 3은 도 2의 연마 모듈의 측면도이다.
도 4(a) 및 4(b)는 본 발명의 실시예들에 따른 연마 장치들의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치의 평면도이다.
도 6은 도 5의 공정 장치에 사용되는 세정 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치의 평면도이다.
도 8(a) 및 8(b)는 본 발명의 실시예에 따른 세정 장치의 평면도이다.
도 9 및 10은 본 발명의 실시예들에 따른 연마 장치들의 평면도이다.
도 11-13은 본 발명의 실시예들에 따른 공정 장치들의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치의 평면도이다.
도 15(a) 및 15(b)는 도 14의 연마 장치에 사용되는 피보팅 웨이퍼 이송 장치 및 세척 장치의 측면도들이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치의 평면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 회전 장치의 수직 단면도이다.
도 18 및 19는 각각 도 17의 회전 장치의 단면들(600L1 및 600L2)로부터 보여지는 도 17의 회전 장치의 평면도들이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 회전 장치의 수직 단면도이다.
도 21은 도 20의 회전 장치의 단면(600L3)으로부터 보여지는 도 20의 회전 장치의 평면도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 도 20의 회전 장치의 가이드 레일, 가이드 블록 그리고 공기 노즐들의 단면도이다.
도 23은 도 20의 회전 장치의 단면(600L4)으로부터 보여지는 도 20의 회전 장치의 평면도이다.
도 24는 도 20의 회전 장치의 입체적인 단면 측면도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치의 평면도이다.
도 26(a)-26(h)는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 연마 순서를 보여주기 위한 도 25의 연마 장치의 순차적인 평면도들이다.
도 27-29은 본 발명의 실시예들에 따른 공정 장치들의 평면도들이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 세정 장치의 단면도이다.
도 31(a)-31(u)는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 처리 방법을 보여 주기 위한 도 30의 세정 장치의 순차적인 평면도들이다.
도 32(a) 및 32(b)는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 출력단의 측면도들이다.
도 33-35은 본 발명의 실시예들에 따른 공정 장치들의 평면도들이다.
이하 본 발명의 실시예들에 대하여 첨부하는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(5)가 설명된다. 도 1은 연마 장치(5, polishing apparatus)의 평면도이다. 연마 장치(5)는 제1 연마 모듈(10, polishing module), 제2 연마 모듈(10') 및 웨이퍼 이송 장치(40)를 포함한다. 연마 장치(5)는 주변 환경으로부터 연마 모듈들(10 및 10')을 격리시키기 위하여 외피(11, enclosure)를 포함할 수 있다. 제1 연마 모듈(10)은 3 개의 연마 헤드들(20a-20c, polishing head), 2 개의 연마면들(14a 및 14b, polishing surface), 그리고 1 개의 웨이퍼 이송 스테이션(18, wafer transfer station)을 포함한다. 제2 연마 모듈(10')은 3 개의 연마 헤드들(20a'-20c'), 2 개의 연마면들(14a' 및 14b'), 그리고 1 개의 웨이퍼 이송 스테이션(18')을 포함한다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 연마될 웨이퍼들을 웨이퍼 공급원으로부터 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로 공급하고, 연마된 웨이퍼들을 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로부터 웨이퍼 보관 장소로 이송한다. 제1 및 제2 연마 모듈들(10 및 10')은 가상의 면(410, imaginary plane)에 대하여 상당한 정도 대칭이 되도록 연마 장치(5)에 설치된다.
이후 언급되는 연마 장치(5)의 설명에 있어서, 제1 연마 모듈(10)의 구성 요소들만이 설명된다. 상기 제1 연마 모듈의 구성 요소들이 같은 방식으로 상기 제2 연마 모듈의 구성 요소들로서 사용되기 때문에 제2 연마 모듈(10')의 구성 요소들은 별도로 설명되지 않는다. 제2 연마 모듈(10')에 사용되는 구성 요소들은, 제1 연마 모듈(10)과 제2 연마 모듈(10')의 표기에서와 마찬가지로, 상기 제1 연마 모듈에 사용되는 구성 요소들을 표기하기 위하여 사용되는 참조 번호(reference number)에 프라임(') 기호를 덧붙여서 표기된다. 예를 들면, 제1 및 제2 연마 모듈들(10 및 10')의 제1 연마 헤드들은 각각 20a와 20a'으로 표기된다.
도 2 및 3을 참조하여, 연마 모듈(10)이 더 설명된다. 도 2와 3은 각각 연마 모듈(10)의 평면도와 측면도이다. 제1 연마 모듈(10)의 연마면들(14a 및 14b)은 각각의 연마 테이블들(13a 및 13b, table) 상에 지지되며 각각의 회전축들(15a 및 15b) 주위로 각각의 회전 장치들에 의하여 회전된다. 폴리우레탄 패드(polyurethane pad)가 연마 모듈(10)의 연마면(14a 및 14b)들로 사용될 수 있다. 연마면들(14a 및 14b)은 도 1에 도시된 것처럼 그 회전축들(15a 및 15b)을 연결하는 가상의 면(A)이 연마 모듈(10)의 깊이 방향과 평행하도록 연마 모듈(10)에 설치된다.
도 3에 도시된 것처럼, 제1 연마 헤드(20a)는 샤프트(21a, shaft)의 한 쪽 끝에 체결된다. 샤프트(21a)의 또 다른 끝은 제1 연마 헤드(20a)의 회전 및 수직 운동을 제어하는 회전 및 수직 구동 장치(22a, drive mechanism))에 체결된다. 회전 및 수직 구동 장치(22a)는 암(24a, arm)의 한 쪽 끝에 체결된다. 암(24a)의 또 다른 끝은 회전 장치(26, rotation mechanism)에 체결된다. 제1 연마 헤드(20a), 샤프트(21a), 그리고 회전 및 수직 구동 장치(22a)는 제1 연마 헤드 조립체를 형성한다. 제1 연마 헤드(20a)가 회전 장치(26)에 체결되는 것과 마찬가지 방식으로, 제2 및 제3 연마 헤드들(20a 및 20b)은 각각의 샤프트(21b 및 21c), 각각의 회전 및 수직 구동 장치(22b 및 22c), 및 각각의 암(24b 및 24c)을 통하여 회전 장치(26)에 체결된다. 제2 연마 헤드(20b), 샤프트(21b), 그리고 회전 및 수직 구동 장치(22b)는 제2 연마 헤드 조립체를 형성한다. 제3 연마 헤드(20c), 샤프트(21c), 그리고 회전 및 수직 구동 장치(22c)는 제3 연마 헤드 조립체를 형성한다.
회전 장치(26)는 연마 테이블들(13a 및 13b)의 위쪽에, 연마 장치(5)의 골조 구조물의 상부(도 2 및 3에 도시되지 않음)에 장착된다. 회전 장치(26)는 회전축(28)을 중심으로 연마 헤드들(20a-20c)이 원형의 경로(28a, circular path)를 따라서 웨이퍼 이송 스테이션(18)과 연마면들(14a및 14b) 사이에서 회전 이송하도록 구성된다. 따라서, 회전 장치(26)는 연마 헤드들을 포함하는 연마 헤드 조립체들을 이송하도록 구성되는 이송 장치(transport mechanism)로서 간주될 수 있다. 원형의 경로(28a)는 도 1과 2에 도시된 것처럼 회전축(28)을 따라서 회전하는 동안에 연마 헤드들(20a-20c)의 중심들(23a-23c)이 이동하는 궤적이다.
웨이퍼 이송 스테이션(18)과 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b)은 웨이퍼 이송 스테이션(18)의 중심(18c)으로부터 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b) 각각의 회전축들(15a 및 15b)까지의 회전축(28)을 중심으로 한 각도들이 서로 같고, 그 각도들이 100도 내지 110도 사이의 값을 가지도록 회전축(28) 주변에 배치될 수 있다. 연마 헤드들(20a-20c)과 웨이퍼를 이송할 수 있는 어떤 장치라도 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로서 사용될 수 있다.
웨이퍼 연마를 위하여, 웨이퍼를 가진 연마 헤드들(20a-20c)은 회전 장치(26)에 의하여 회전축(28)을 중심으로 연마면들(14a 및 14b)로 이송되고, 연마면들(14a 및 14b) 상에서 가압된다. 연마 헤드들(20a-20c)은 각각의 회전축들(23a-23c)을 중심으로 회전되며, 연마면들(14a 및 14b) 역시 각각의 회전축(15a 및 15b)을 중심으로 회전된다. 연마제가 연마 공정 중에 연마면들(14a 및 14b) 상으로 공급된다.
도 1 및 2에 도시된 것처럼, 연마면들(14a 및 14b), 웨이퍼 이송 스테이션(18) 및 회전축(28)은 연마 모듈(10)이 제1 연마면(14a) 상에 2 개의 연마 위치들 P11 및 P12를 가지며 제2 연마면(14b) 상에 2 개의 연마 위치들 P21 및 P22를 가지도록 연마 모듈(10)에 배치된다. 연마 헤드들(20a-20c)에 장착된 웨이퍼들을 제1 연마면(14a) 상에서 연마하기 위하여, 연마 헤드들(20a-20c)의 중심들(23a-23c) 각각은 P11 또는 P12 중의 하나에 위치한다. 연마 헤드들(20a-20c)에 장착된 웨이퍼들을 제2 연마면(14b) 상에서 연마하기 위하여, 연마 헤드들(20a-20c)의 중심들(23a-23c) 각각은 P21 또는 P22 중의 하나에 위치한다.
도 2를 참조하여, P11, P12, P21 및 P22의 위치들이 연마 헤드들(20a-20c)과 연마면들(14a 및 14b)의 원주(circumference)를 사용하여 더 설명된다. 도 2에 도시된 것처럼, 연마 헤드들(20a-20c)이 2 개의 점들 14X 및 14X*에서 제1 연마면(14a)과 같은 접선(tangent)들을 가지도록 제1 연마면(14a) 상에 위치될 수 있다. 점 14X는 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 인접하며 점 14X*는 점 14X의 반대편에 위치한다. 점들 14X 및 14X*은 제1 연마면(14a)의 원주 상에 위치한다. 연마 헤드들(20a-20c)이 2 개의 점들 14Y 및 14Y*에서 제2 연마면(14b)과 같은 접선들을 가지도록 제2 연마면(14b) 상에 위치될 수 있다. 점 14Y는 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 인접하며 점 14Y*는 점 14Y의 반대편에 위치한다. 점들 14Y 및 14Y*은 제2 연마면(14b)의 원주 상에 위치한다. 연마 헤드들(20a-20c) 중의 한 연마 헤드의 원주가 점 14X 또는 14X* 중의 하나에서 접선을 가질 때, 그 연마 헤드의 중심은 제1 연마면(14a) 상에서 각각 연마 위치 P11 또는 P21에 위치될 것이다. 연마 헤드들(20a-20c) 중의 한 연마 헤드의 원주가 점 14Y 또는 14Y* 중의 하나에서 접선을 가질 때, 그 연마 헤드의 중심은 제2 연마면(14b) 상에서 각각 연마 위치 P21 또는 P22에 위치될 것이다.
연마 장치(5)에 관한 설명에서, 연마 헤드들(20a-20c)의 중심들(23a-23c)을 연마 위치 P11에 위치시킨다는 것은 중심들(23a-23c)이 원형의 경로(28a) 상에서 P11으로부터 P12 방향으로 1 인치(inch) 범위 안에 위치하며, 연마 헤드들(20a-20c)의 중심들(23a-23c)을 연마 위치 P12에 위치시킨다는 것은 중심들(23a-23c)이 원형의 경로(28a) 상에서 P12로부터 P11 방향으로 1 인치 범위 안에 위치하며, 연마 헤드들(20a-20c)의 중심들(23a-23c)을 연마 위치 P21에 위치시킨다는 것은 중심들(23a-23c)이 원형의 경로(28a) 상에서 P21으로부터 P22 방향으로 1 인치 범위 안에 위치하며, 연마 헤드들(20a-20c)의 중심들(23a-23c)을 연마 위치 P22에 위치시킨다는 것은 중심들(23a-23c)이 원형의 경로(28a) 상에서 P22로부터 P21 방향으로 1 인치 범위 안에 위치할 수 있음을 의미한다. 연마 위치들(P11-P22)에서 연마하는 과정에서, 연마 헤드들(20a-20c)의 중심들(23a-23c)은 회전축(28)을 중심으로 회전 장치(26)에 의하여 각각의 연마 위치들(P11-P22)로부터 시계 방향으로 1 인치, 반시계 방향으로 1 인치 왕복(oscillate)할 수 있다.
도 1을 참조하여, 연마 장치(5)의 연마면들(14a-14b')은 각각의 패드 컨디셔닝(conditioning) 장치(80a-80b') 및 연마제 공급 암(90a-90b', arm)과 짝지어진다. 각각의 패드 컨디셔닝 장치(80), 즉 패드 컨디셔닝 장치들(80a-80b') 각각은 피보팅(pivoting) 장치(82), 암(84, arm) 및 컨디셔닝 디스크(86, disc)를 포함한다. 피보팅 장치(82)는 축(81)을 중심으로 연마면(14)의 중심과 파킹(parking) 위치(87) 사이에서 컨디셔닝 디스크(86)를 회전시킨다. 각각의 연마제 공급 암(90), 즉 연마제 공급 암들(90a-90b') 각각은 피보팅 장치(92)와 암(94, arm)을 포함한다. 피보팅 장치(92)는 축(91)을 중심으로 연마면(14)의 중심 지역으로 암(94)을 회전시킨다.
패드 컨디셔닝 장치들(80a-80b')과 연마제 공급 암들(90a-90b')의 연마면들(14a-14b')에 대한 상대적인 위치에 따라서, 연마면들(14a-14b') 상에서의 연마 위치들이 결정된다. 예를 들면, 도 1에 도시된 연마 장치(5)는 제1 연마 모듈(10)이 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b) 상에서 그 연마 위치들로서 P11 및 P22를 각각 사용하며, 제2 연마 모듈(10')은 제1 및 제2 연마면들(14a'및 14b') 상에서 그 연마 위치들로서 각각 P11' 및 P22'를 사용하도록 구성된다.
패드 컨디셔닝 장치들(80a-80b')과 연마제 공급 암들(90a-90b')의 연마면들(14a-14b')에 대한 상대적인 위치 및 연마 모듈들(10 및 10')의 배열에 따라서, 도 4(a) 및 4(b)에 도시된 것처럼 다른 연마 위치들이 사용될 수 있다. 도 4(a)는 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(5)의 변형된 형태를 보여주는데, 이 변형된 실시예에서는 제1 연마 모듈(10)이 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b) 상에서 그 연마 위치들로서 각각 P12 및 P21을 사용하도록 구성되며, 제2 연마 모듈(10')은 제1 및 제2 연마면들(14a' 및 14b') 상에서 그 연마 위치들로서 각각 P12' 및 P21'을 사용하도록 구성된다. 도 4(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 연마 장치(5)의 변형된 형태를 보여주는데, 이 변형된 실시예에서는 제1 연마 모듈(10)은 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b) 상에서 그 연마 위치들로서 각각 P12 및 P21을 사용하도록 구성되며, 제2 연마 모듈(10')은 제1 및 제2 연마면들(14a' 및 14b') 상에서 그 연마 위치들로서 각각 P11' 및 P22'을 사용하도록 구성된다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치(100, processing apparatus)가 설명된다. 도 5는 공정 장치(100)의 평면도이다. 공정 장치(100)는 2 개의 웨이퍼 세정 장치들(120 및 120', cleaning apparatus), 연마 장치(5), 공장 인터페이스(64, factory interface), 웨이퍼 입력단(16a, input stage), 2 개의 세정기 버퍼들(16b 및 16b', cleaner buffer, 본 출원 특허가 우선권을 주장하는 미국 예비 출원 특허들 상에서의 cleaner interface stage와 동일), 그리고 2 개의 웨이퍼 출력단(16c 및 16c', output stage)을 포함한다.
세정기 버퍼들(16b 및 16b')은 연마된 웨이퍼들이 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 놓여지는 장치들이다. 제1 세정기 버퍼(16b)는 연마 장치(5)에 인접한 제1 세정 장치(120)의 제1 끝 단(120x)에 위치한다. 제2 세정기 버퍼(16b')는 연마 장치(5)에 인접한 제2 세정 장치(120')의 제1 끝 단(120x')에 위치한다. 세정기 버퍼들(16b 및 16b')은 각각의 세정 장치들(120 및 120')의 구성 요소의 하나로서 각각의 세정 장치들(120 및 120')에 포함될 수 있다. 제1 및 제2 세정 장치들(120 및 120')의 각각의 제2 끝 단들(120y 및 120y')은 공장 인터페이스(64)에 인접하여 위치한다. 웨이퍼 출력단들(16b 및 16b')은 제1 및 제2 세정 장치들(120 및 120')의 각각의 제2 끝 단(120y 및 120y')에 위치한다.
연마 장치(5)는 연마 모듈들(10 및 10')의 각각의 가상면들(A 및 A')이 공정 장치(100)의 깊이 방향과 평행하도록 공정 장치(100)의 뒤쪽에 배치된다. 세정 장치들(120 및 120')은 그 긴 변들(120a 및 120a')이 공정 장치(100)의 깊이 방향에 평행하도록 공장 인터페이스(64)와 연마 장치(5) 사이에 배치된다. 세정 장치들(120 및 120')은 공장 인터페이스(64), 세정 장치들(120 및 120'), 그리고 연마 장치(5)에 의하여 에워 싸진 공간(120S)이 존재하도록 배치된다. 웨이퍼 입력단(16a)과 웨이퍼 이송 장치(40)는 공간(120S)에 배치된다.
공장 인터페이스(64)는 카세트(60, cassette)와 웨이퍼 이송 장치(50)를 포함한다. 카세트(60)는 처리될 웨이퍼 및 처리된 웨이퍼를 보관하는 장치이다. 웨이퍼 이송 장치(50)는 웨이퍼를 카세트(60)로부터 웨이퍼 입력단(16a)으로 그리고 세정 장치들(120 및 120')의 웨이퍼 출력단들(16c 및 16c')로부터 카세트(60)로 이송한다. 공장 인터페이스(64)는 직선 트랙(52, track)를 더 포함할 수 있다. 웨이퍼 이송 장치(50)는 직선 트랙(52)를 따라서 움직일 수 있도록 직선 트랙(52)에 체결된다. 직선 트랙(52)은 도 5에 도시된 것처럼 공정 장치(100)의 폭 방향에 평행하도록 배치된다.
웨이퍼 입력단(16a)은 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 이송될 웨이퍼가 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 놓여지는 장치이다. 웨이퍼 입력단(16a)은 웨이퍼 수신 위치(RP1)와 웨이퍼 방출 위치(RP2) 사이에서 움직일 수 있도록 입력단 이송 장치(77)에 체결될 수 있다. 웨이퍼 수신 위치(RP1)는 웨이퍼 입력단(16a)이 웨이퍼 이송 장치(50)로부터 웨이퍼를 받을 수 있도록 공장 인터페이스(64)에 인접한다. 웨이퍼 방출 위치(RP2)는 웨이퍼 입력단(16a)이 웨이퍼 이송 장치(40)로 웨이퍼를 방출할 수 있도록 웨이퍼 이송 장치(40)에 인접한다.
웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18'), 세정기 버퍼들(16b 및 16b'), 그리고 웨이퍼 방출 위치(RP2)에 의하여 둘러 싸여진 공간에 위치된다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 직선 트랙(42)에 장착될 수 있다. 직선 트랙(42)은 웨이퍼 이송 장치(40)가 웨이퍼 입력단(16a), 세정기 버퍼들(16b 및 16b'), 그리고 연마 장치(5)의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18') 사이에서 움직일 수 있도록 디자인되고 배치된다.
도 6을 참조하여 세정 장치들(120 및 120')이 더 설명된다. 도 6 은 세정 장치들(120 및 120')로 사용될 수 있는 세정 장치(120)의 단면도이다. 세정 장치(120)는 세정 모듈(124, cleaning module)과 유체 제어계(126, fluid control system)를 포함한다. 유체 제어계(126)는 세정 모듈(124)에 대한 유체의 공급과 배출을 제어한다. 세정 모듈(124)은 웨이퍼 지지대들(124a-124d, stage)을 포함한다. 웨이퍼들은 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 세정기 버퍼(16b)에 놓여진다. 내부 웨이퍼 이송 장치(122)가 웨이퍼들을 세정기 버퍼(16b)로부터 웨이퍼 지지대들(124a-124d)을 거쳐서 웨이퍼 출력단(16c)으로 순차적으로 이송한다. 세정되고 건조된 웨이퍼들은 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼 출력단(16c)으로부터 제거된다.
내부 웨이퍼 이송 장치(122)는 다수의 그리퍼(162a-162e, gripper)와 수직 및 수평 이송 장치(164)를 포함한다. 제1 그리퍼(162a)는 웨이퍼를 세정기 버퍼(16b)로부터 제1 및 제2 위치(CP1 및 CP2)를 통하여 제1 웨이퍼 지지대(124a)로 이송한다. 제2 그리퍼(162b)는 상기 웨이퍼를 제1 웨이퍼 지지대(124a)로부터 제2 및 제3 위치(CP2 및 CP3)를 통하여 제2 웨이퍼 지지대(124b)로 이송한다. 제3 그리퍼(162c)는 상기 웨이퍼를 제2 웨이퍼 지지대(124b)로부터 제3 및 제4 위치(CP3 및 CP4)를 통하여 제3 웨이퍼 지지대(124c)로 이송한다. 제4 그리퍼(162d)는 상기 웨이퍼를 제3 웨이퍼 지지대(124c)로부터 제4 및 제5 위치(CP4 및 CP5)를 통하여 제4 웨이퍼 지지대(124d)로 이송한다. 제5 그리퍼(162e)는 상기 웨이퍼를 제4 웨이퍼 지지대(124d)로부터 제5 및 제6 위치(CP5 및 CP6)를 통하여 웨이퍼 출력단(16c)으로 이송한다.
도 5를 참조하여, 공정 장치(100)에서의 웨이퍼 처리 방법이 설명된다. 제1 웨이퍼(W1)가 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 카세트(60)로부터 웨이퍼 수신 위치(RP1)의 웨이퍼 입력단(16a)으로 전달된다. 웨이퍼 입력단(16a)이 입력단 이송 장치(77)에 의하여 웨이퍼 수신 위치(RP1)로부터 웨이퍼 방출 위치(RP2)로 이송된다. 웨이퍼(W1)가 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 제1 연마 모듈(10)의 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 놓여진다. 웨이퍼(W1)가 제1 연마 모듈(10)의 제1 연마 헤드(20a)에 의하여 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 잡혀진다. 웨이퍼(W1)가 제1 연마 헤드(20a)에 의하여 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b)에서 연마된 후, 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 놓여진다. 웨이퍼(W1)가 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제1 세정 장치(120)의 세정기 버퍼(16b)로 이송되며, 내부 웨이퍼 이송 장치(122)에 의하여 세정기 버퍼(16b)로부터 세정 모듈(124)를 통하여 웨이퍼 출력단(16c)으로 이송되며, 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼 출력단(16c)으로부터 카세트(60)로 이송된다.
제2 웨이퍼(W2)는 제1 웨이퍼(W1)와 마찬가지 방식으로 카세트(60)로부터 웨이퍼 입력단(16a)으로 전달된다. 웨이퍼(W2)가 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼 방출 위치(RP2)에 위치한 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 제2 연마 모듈(10')의 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로 이송된다. 웨이퍼(W2)가 제2 연마 모듈(10')의 제1 연마 헤드(20a')에 의하여 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로부터 잡혀진다. 웨이퍼(W2)가 제1 연마 헤드(20a')에 의하여 제1 및 제2 연마면(14a' 및 14b')에서 연마된 후, 웨이퍼 이송 스테이션(18')에 놓여진다. 웨이퍼(W2)가 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로부터 제2 세정 장치(120')의 세정기 버퍼(16b')로 이송되며, 내부 웨이퍼 이송 장치(122')에 의하여 세정기 버퍼(16b')로부터 세정 모듈(124')을 통하여 웨이퍼 출력단(16c')으로 이송되며, 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼 출력단(16c')으로부터 카세트(60)로 이송된다.
일반적으로, 제1 웨이퍼(W1)와 같은 제1 그룹의 웨이퍼들은 연마 모듈들(10 및 10')의 하나와 세정 장치들(120 및 120')의 하나를 통하여 처리되며, 제2 웨이퍼(W2)와 같은 제2 그룹의 웨이퍼들은 연마 모듈들(10 및 10')의 나머지 하나와 세정 장치들(120 및 120')의 나머지 하나를 거치면서 처리된다.
도 7을 참조하여, 공정 장치(100)의 변형된 실시예가 설명된다. 도 7은 변형된 공정 장치(100a)의 평면도이다. 공정 장치(100a)는 도 5 에 도시된 공정 장치(100)와 유사하다. 다른 점은 세정 장치들(120 및 120')이 공정 장치(100a)의 같은 측면에 배치되고, 웨이퍼 입력단(16a)과 웨이퍼 이송 장치(40)가 그 반대 편에 배치된다는 점이다. 세정 장치들(120 및 120')은 그 세정기 버퍼들(16b 및 16b') 모두가 연마 장치(5)의 제1 연마 모듈(10)의 제1 연마면(14a)에 인접하도록 배치된다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로, 그리고 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로부터 제1 및 제2 세정기 버퍼들(16b 및 16b')의 적어도 하나로 웨이퍼들을 이송하도록 구성된다.
공정 장치(100a)에 사용되는 세정 장치들(120 및 120')은 세정 장치들(120 및 120')의 평면도인 8(a)를 참조하여 설명된 것처럼 세정기 버퍼(16b)를 공유하도록 구성될 수 있다. 이 실시예에서는, 세정 장치들(120 및 120')은 버퍼 이송 장치(79)를 포함하며, 상기 공유된 세정기 버퍼(16b)가 미끄러져 움직일 수 있도록(slidibly) 버퍼 이송 장치(79)에 체결된다. 버퍼 이송 장치(79)는 세정기 버퍼(16b)를 제1 및 제2 이송 위치들(TP1 및 TP1') 사이에서 이송하도록 구성된다. 제2 이송 위치(TP1')는 세정기 버퍼(16b)가 웨이퍼 이송 장치(40)로부터 웨이퍼들을 받으며, 제2 세정 장치(120')의 내부 웨이퍼 이송 장치(122')가 세정기 버퍼(16b)로부터 웨이퍼들을 받기도 하는 위치이다. 제1 이송 위치(TP1)는 제2 이송 위치(TP1')에서 웨이퍼 이송 장치(40)로부터 웨이퍼들을 받은 세정기 버퍼(16b)가 버퍼 이송 장치(79)에 의하여 제1 이송 위치(TP1)로 이송된 후에 제1 세정 장치(120)의 내부 웨이퍼 이송 장치(122)가 세정기 버퍼(16b)로부터 상기 웨이퍼들을 가져가는 위치이다.
버퍼 이송 장치(79)를 대신하여, 세정 장치들(120 및 120')의 평면도인 도 8(b)에 도시된 것처럼 웨이퍼 전달 장치(172, relay device)가 사용될 수 있다. 웨이퍼 전달 장치(172)는 직선 트랙(173), 그리핑 장치(174, gripping device) 및 1 쌍의 그리퍼(175a 및 175b, gripper)를 포함한다. 그리퍼들(175a 및 175b)은 그리핑 장치(174)에 체결되며, 그리핑 장치(174)는 그리퍼들(175a 및 175b)을 벌렸다 오므렸다 할 수 있도록 구성된다. 그리핑 장치(174) 및 그리퍼들(175a 및 175b)이 세정기 버퍼들(16b 및 16b') 사이를 이동할 수 있도록 그리핑 장치(174)가 직선 트랙(173)에 체결된다. 작동 방법에 있어서, 웨이퍼 이송 장치(40)는 제1 웨이퍼를 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')의 하나로부터 제2 세정 장치(120')의 세정기 버퍼(16b')로 이송한다. 제1 웨이퍼는 제2 세정 장치(120')의 내부 웨이퍼 이송 장치(122')에 의하여 세정기 버퍼(16b')로부터 이송된다. 제1 웨이퍼가 제2 세정 장치(120')의 내부 웨이퍼 이송 장치(122')에 의하여 세정기 버퍼(16b')로부터 이송된 후에, 웨이퍼 이송 장치(40)는 제2 웨이퍼를 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')의 나머지 하나로부터 세정기 버퍼(16b')로 이송한다. 제1 세정 장치(120)의 내부 웨이퍼 이송 장치(122)가 세정기 버퍼(16b)로부터 제2 웨이퍼를 집을 수 있도록 제2 웨이퍼는 그리퍼들(175a 및 175b)에 의하여 잡혀져서 웨이퍼 전달 장치(172)에 의하여 제1 세정 장치(120)의 세정기 버퍼(16b)로 이송된다.
도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(5a)가 설명된다. 도 9는 연마 장치(5a)의 평면도이다. 연마 장치(5a)는 도 1에 도시된 연마 장치(5)와 유사하다. 다른 점은 연마 모듈들(10 및 10')의 배향이다. 연마 장치(5a)에서, 연마 모듈들(10 및 10')은 도 9에 도시된 것처럼 제1 연마 모듈(10)의 가상면(A)이 연마 장치(5a)의 깊이 방향에 수직이 되며 제2 연마 모듈(10')의 가상면(A')만이 연마 장치(5a) 깊이 방향에 평행이 되도록 배향된다. 또 다른 실시예에서는, 연마 장치(5a)의 가상면들(A 및 A') 사이의 각도(Q)가 80도 내지 95도 사이의 임의의 값을 가질 수도 있다. 또 다른 실시예에서는, 상기 각도(Q)는 60도 내지 90도 사이의 임의의 값을 가질 수도 있다. 연마 장치(5a)에서 제1 연마 모듈(10)은 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b) 상에서의 연마 위치들로서 각각 P12 및 P22를 사용하며, 연마 장치(5a)에서 제2 연마 모듈(10')은 제1 및 제2 연마면들(14a' 및 14b') 상에서의 연마 위치들로서 각각 P12' 및 P22'을 사용할 수도 있다.
도 10을 참조하여, 본 발명의 변형된 실시예에 따른 연마 장치(5b)가 설명된다. 도 10은 연마 장치(5b)의 평면도이다. 연마 장치(5b)는 도 9에 도시된 연마 장치(5a)와 유사하다. 다른 점은, 연마 장치(5b)의 폭을 더 작게 만들기 위하여, 제2 연마 모듈(10')의 제2 연마면(14b')의 중심(15b')이 연마 장치(5a)에서 배치되어 있는 것 보다 제1 연마 모듈(10)의 가상면(A)으로부터 더 멀게 그리고 제1 연마 모듈(10)의 웨이퍼 이송 스테이션(18)에는 더 가깝게 배치된다는 점이다. 또 다른 차이점은 연마 장치(5a)가 제2 연마 모듈(10')의 제2 연마면(14b') 상에서의 연마 위치로서 P22'을 사용하는 반면에 연마 장치(5b)는 P21'을 사용할 수 있다는 점이다. 연마 장치들(5a 및 5b)은 도 1 및 2를 참조하여 설명된, 연마 장치(5)에 사용되었던 다른 연마 위치들을 사용하도록 구성될 수도 있다. 예를 들면, 연마 장치들(5a 및 5b)은 P11, P22, P11' 및 P22'을 연마 위치들로 사용하거나, P12, P21, P12' 및 P21'을 연마 위치들로 사용하거나, P11, P22, P12' 및 P21'을 연마 위치들로 사용하도록 구성될 수도 있다.
연마 장치들(5a 및 5b)은 도 1에 도시된 연마 장치(5)를 대신하여 공정 장치(100)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 연마 장치(5a)를 포함하는 공정 장치(100)가 도 11을 참조하여 설명된다. 도 11은 연마 장치(5a)를 포함하는 공정 장치(100)의 평면도이다. 연마 장치(5a)는 제2 연마 모듈(10')의 가상면(A')이 공정 장치(100)의 깊이 방향에 평행하도록 공정 장치(100)에 설치된다. 아울러, 제1 연마 모듈(10) 보다 더 큰 깊이를 가지는 제2 연마 모듈(10')이 제2 세정 장치(120')의 제1 끝 단(120x')에 인접하여 설치되며, 제2 연마 모듈(10') 보다 작은 깊이를 가지는 제1 연마 모듈(10)은 그 반대편에 설치된다. 웨이퍼 이송 장치(40)와 웨이퍼 입력단(16a)은 제1 및 제2 세정 장치들(120 및 120') 사이의 공간(120S)에 배치된다. 제1 연마 모듈(10)의 깊이가 제2 연마 모듈(10')의 깊이 보다 작기 때문에 제1 연마 모듈(10)과 제1 세정 장치(120) 사이에는 빈 공간(130)이 존재한다. 따라서 엔지니어가 공간(120S)에 위치한 웨이퍼 이송 장치(40)와 웨이퍼 입력단(16a)을 유지 관리하기 위하여 공간(130)을 통하여 이들에 접근할 수 있다.
연마 장치들(5a 및 5b)은 연마 장치(5)를 대신하여 도 7에 도시된 공정 장치(100a) 에 사용될 수 있다. 예를 들어, 연마 장치(5a)를 포함하는 공정 장치(100a)가 도 12를 참조하여 설명된다. 도 12는 연마 장치(5a)를 포함하는 공정 장치(100a)의 평면도이다. 연마 장치(5a)의 제2 연마 모듈(10')은 제1 및 제2 세정 장치들(120 및 120')이 제2 연마 모듈(10')과 공장 인터페이스(64) 사이에 위치하도록 제1 및 제2 세정 장치들(120 및 120')의 제1 끝 단(120x 및 120x')에 인접하여 배치된다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 제1 세정 장치(120)의 세정기 버퍼(16b)와 연마 모듈들(10 및 10')의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18') 사이에서 움직일 수 있도록 직선 트랙(42)에 장착될 수 있다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로, 그리고 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로부터 세정기 버퍼들(16b 및 16b')의 적어도 하나로 웨이퍼들을 이송한다. 연마 장치(5a)를 포함하는 공정 장치(100a)의 장점은 공정 장치(100a)를 유지 관리하기 위하여 사용될 수 있는 큰 공간을 제1 연마 모듈(10)과 공장 인터페이스(64) 사이에 만들 수 있다는 점이다. 세정 장치들(120 및 120')은 도 8(a) 및 8(b)를 참조하여 설명된 버퍼 이송 장치(79) 또는 웨이퍼 전달 장치(172)를 포함할 수 있다.
도 13을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치(100b)가 설명된다. 도 13은 공정 장치(100b)의 평면도이다. 공정 장치(100b)는 세정 장치들(120 및 120') 및 도 10에 도시된 연마 장치(5b)와 같은 연마 장치를 포함한다. 세정 장치들(120 및 120')은 서로 인접하여 배치되며, 그 제2 끝 단들(120y 및 120y')이 공장 인터페이스(64)에 인접하고 그 제1 끝 단들(120x 및 120x')은 웨이퍼 이송 장치(40)를 가로질러서 연마 장치(5b)의 제1 연마 모듈(10)을 마주보도록 연마 장치(5b)의 제1 연마 모듈(10)과 공장 인터페이스(64) 사이에 배치된다.
연마 장치(5b)는 연마 장치(5b)의 제1 연마 모듈(10)과 세정 장치들(120 및 120')의 제1 끝 단(120x 및 120x') 사이에 공간(111a)이 존재하고, 제2 연마 모듈(10')과 공장 인터페이스(64) 사이에 공간(111c)이 존재하며, 연마 장치(5b)의 제2 연마 모듈(10')과 제2 세정 장치(120')의 제1 끝 단(120x') 사이에 웨이퍼 이송로(111b)가 존재하도록 배치된다. 웨이퍼 이송로(111b)는 공간(111a)과 공간(111c) 사이에서 웨이퍼를 이송하기 위하여 공간(111a)과 공간(111c)을 연결시킨다. 연마 장치(5b)는 제2 연마 모듈(10')로부터 공장 인터페이스(64)까지의 거리(120D*)가 세정 장치들(120 및 120')의 제1 끝 단들(120x 및 120x')로부터 공장 인터페이스(64)까지의 거리(120D) 보다 짧게 되도록 배치될 수 있다.
웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로부터 제1 및 제2 세정 장치들(120 및 120')의 세정기 버퍼들(16b 및 16b')의 적어도 하나로 웨이퍼들을 이송할 수 있도록 공간(111a)에 배치된다. 공간(111a)은 엔지니어들이 세정 장치들(120 및 120')과 연마 장치(5b)를 유지 관리할 수 있는 공간을 제공한다.
웨이퍼 이송 장치(40)가 버퍼(16a*, buffer)로부터 웨이퍼를 잡을 수 있도록 웨이퍼 이송로(111b) 주변에 버퍼(16a*)가 배치된다. 버퍼(16a*)는 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)에 의하여 이송될 웨이퍼들을 보관하는 장치이다. 버퍼(16a*)는 웨이퍼들을 수직으로 보관하도록 구성될 수도 있다.
제2 웨이퍼 이송 장치(40*)는 공간(111c)에 배치된다. 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)는 연마될 웨이퍼를 공장 인터페이스(64) 부근에 배치된 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 버퍼(16a*)로 이송하도록 구성된다. 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)는 직선 트랙(42*)에 장착될 수도 있다.
공정 장치(100b)를 작동함에 있어서, 연마될 웨이퍼들이 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)에 의하여 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 버퍼(16a*)로 이송되며, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 버퍼(16a*)로부터 연마 장치(5b)의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')의 적어도 하나로 전달되며, 연마 헤드들(20a-20c')의 적어도 하나에 의하여 연마 장치(5b)에서 연마되며, 상기 적어도 하나의 연마 헤드들(20a-20c')에 의하여 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')의 적어도 하나로 되돌려지며, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')의 적어도 하나로부터 세정 장치들(120 및 120')의 세정기 버퍼들(16b 및 16b')의 적어도 하나로 이송된다.
공정 장치(100b)는 웨이퍼 이송 장치(40)가 연마 장치(5b)에서 연마된 웨이퍼들을 세정기 버퍼들(16b 및 16b')로 이송하는 대신에 버퍼(16a*)로 이송하도록 구성될 수도 있다. 이 실시예에서는, 웨이퍼 이송 장치(40*)가 웨이퍼들을 버퍼(16a*)로부터 세정기 버퍼들(16b 및 16b')의 적어도 하나로 이송한다.
도 14를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치(5c)가 설명된다. 연마 장치(5c)는 도 1의 연마 장치(5)와 유사하다. 다른 점은 연마 장치(5c)는 연마 장치(5)의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')을 대신하여 피보팅 웨이퍼 이송 장치(180)를 포함한다는 점이다. 아울러, 연마 장치(5c)는 제1 및 제2 세척 장치들(118 및 118', washing device)을 더 포함할 수 있다.
피보팅 웨이퍼 이송 장치(180)는 제1 이송 위치(20P)에서 제1 연마 모듈(10)의 연마 헤드들(20a-20c)과 웨이퍼를 이송하고, 파킹 위치(parking position)에서 웨이퍼 이송 장치(40)와 웨이퍼를 이송하고, 제2 이송 위치(20P')에서 제2 연마 모듈(10')의 연마 헤드들(20a'-20c')과 웨이퍼를 이송하도록 구성된다. 제1 이송 위치(20P)는 제1 연마 모듈(10)의 웨이퍼 이송 스테이션(18)이 도 1의 연마 장치(5)에서 놓였던 곳이며, 제2 이송 위치(20P')는 제2 연마 모듈(10')의 웨이퍼 이송 스테이션(18')이 도 1의 연마 장치(5)에서 놓였던 곳이며, 상기 파킹 위치는 피보팅 웨이퍼 이송 장치(180)의 로더(188, loader)가 웨이퍼 이송 장치(40)와 제1 및 제2 이송 위치들(20P 및 20P') 사이에서 위치하는 곳이다.
제1 세척 장치(118)는 제1 이송 위치(20P) 부근에 위치하며 연마 헤드들(20a-20c)이 제1 이송 위치(20P)에 위치할 때 연마 헤드들(20a-20c)과 연마 헤드들(20a-20c)에 의하여 지지되는 웨이퍼들을 향하여 초순수를 분사할 수 있다. 제2 세척 장치(118')는 제2 연마 모듈(10')의 제2 이송 위치(20P') 부근에 위치하며 연마 헤드들(20a'-20c')이 제2 이송 위치(20P')에 위치할 때 연마 헤드들(20a'-20c')과 연마 헤드들(20a'-20c')에 의하여 지지되는 웨이퍼들을 향하여 초순수를 분사할 수 있다.
도 15(a) 및 15(b)를 참조하여, 피보팅 웨이퍼 이송 장치(180)와 웨이퍼 세척 장치들(118 및 118')이 더 설명된다. 도 15(a) 및 15(b)는 피보팅 웨이퍼 이송 장치(180)와 세척 장치들(118 및 118')의 측면도이다. 도 15(a)에서, 로더(188)는 파킹 위치에 위치하며 연마 헤드들(20a 및 20a')은 각각 세척 장치들(118 및 118') 상부의 제1 및 제2 이송 위치들(20P 및 20P')에 위치한다. 도 15(b)에서, 로더(188)는 제1 연마 헤드(20a) 아래의 제1 이송 위치(20P)에 위치한다.
피보팅 웨이퍼 이송 장치(180)는 로더(188), 암(186), 샤프트(184), 피보팅 및 수직 구동 장치(182), 그리고 회전축(181)을 포함한다. 로더(188)는 연마 헤드들과 웨이퍼를 이송하는 장치이다. 로더는 암(186)의 한 끝에 체결된다. 암(186)의 또 다른 한 끝은 도 15(a) 및 15(b)에 도시된 것처럼 샤프트(184)의 한 쪽 끝에 체결된다. 샤프트(184)의 또 다른 끝은 피보팅 및 수직 구동 장치(182)에 체결된다. 피보팅 및 수직 구동 장치(182)는 샤프트(184)를 움직여서 로더(188)를 위 아래로 움직이고 샤프트(184)를 회전축(181)을 중심으로 회전시킴으로써 로더(188)를 회전시키도록 구성된다.
도 14, 15(a) 및 15(b)를 참조하여, 로더(188)에 의하여 연마 헤드들(20a및 20a')로 웨이퍼를 이송하는 절차가 연마 헤드(20a)를 한 예로서 이용하여 설명된다. 상기 절차는 (1) 제1 웨이퍼를 웨이퍼 이송 장치(40)로부터 파킹 위치에 놓인 로더(188)로 이송하는 단계, (2) 로더(188)를 제1 이송 위치(20P)로 회전하는 단계, (3) 로더(188)를 상향하여 연마 헤드(20a)로 이송하는 단계, (4) 제1 웨이퍼를 연마 헤드(20a)로 이송하는 단계, (5) 로더(188)를 연마 헤드(20a)로부터 하향하는 단계, 그리고 (6) 로더를 파킹 위치로 되돌리는 단계를 포함한다. 피보팅 웨이퍼 이송 장치(180)는 제1 웨이퍼를 연마 헤드(20a)에 이송한 것과 같은 방식으로 제2 웨이퍼를 연마 헤드(20a')에도 이송한다.
도 14에 도시된 것처럼, 연마 장치(5c)의 연마 모듈들(10 및 10')은 제1 연마면들(14a 및 14a') 상에서 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 위치들로서 각각 P12 및 P12'을 선호하여 사용하는데, 이는 로더(188)가 이송 위치들(20P 및 20P')로 회전될 때 로더(188)와 연마 헤드들(20a-20c') 사이의 간섭을 피하기 위함이다.
도 14에 도시된 연마 장치(5c)는 도 7에 도시된 공정 장치(100a)에서 연마 장치(5)의 대체품으로서 사용될 수 있다. 도 16은 연마 장치(5c)를 포함하는 공정 장치(100a)의 평면도이다. 연마 장치(5c)와 세정 장치들(120 및 120')은 제1 연마 모듈(10)의 제1 연마면(14a)이 세정 장치들(120 및 120')의 제1 끝 단들(120x 및 120x')에 인접하도록 공정 장치(100a)에 배치된다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 피보팅 웨이퍼 이송 장치(180)의 로더(188) 및 제2 세정 장치(120')의 제 1끝 단(120x') 에 인접하여 배치된다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 로더(188)로, 그리고 로더(188)로부터 세정기 버퍼들(16b 및 16b')의 적어도 하나로 웨이퍼들을 이송한다.
도 17, 18 및 19를 참조하여, 도 2 및 3에 도시된 연마 모듈(10)의 회전 장치(26)로서 사용될 수 있는 회전 장치(600)가 설명된다. 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 회전 장치(600)의 수직 단면도이다. 도 18 및 19는 각각 도 17에 도시된 단면 600L1과 단면 600L2로부터 보여지는 회전 장치(600)의 평면도들이다.
도 17 및 18을 참조하여, 회전 장치(600)는 상부 지지체(600a, top support) 600a), 외부 원통형 지지체(600b), 내부 원통형 지지체(600c), 그리고 원형의 하부 지지체(600d)로 구성된다. 상기 지지체들(600a, 600b 및 600c)은 상기 하부 지지체(600d)와 함께 또는 하부 지지체(600d) 없이 지지 구조물(support structure)을 형성한다. 외부 및 내부 원통형 지지체들(600b 및 600c)은 외부 원통형 지지체(600b)의 하부 끝 단과 내부 원통형 지지체(600c)의 하부 끝 단 사이에 환형(annular)의 개구부(650, opening)가 형성되도록 상부 지지체(600a)에 장착된다. 외부 원통형 지지체(600b)는 적어도 하나의 개구부(602, opening)를 포함하며, 이 개구부(602)를 통하여 회전 장치(600)가 유지 관리될 수 있고 공기가 회전 장치(600)로부터 배출될 수 있다.
환형의 기어(630, gear)가 회전축(28)을 그 중심으로 하여 내부 원통형 지지체(600c)에 동축(coaxially)이 되도록 장착된다. 기어(630)가 장착된 후에, 원형의 하부 지지체(600d)가 내부 원통형 지지체(600c)에 의하여 에워 싸진 공간(600S)를 덮기 위하여 내부 원통형 지지체(600c)의 하부 끝 단에 장착된다. 공간(600S)은 진공 및 가압 공기와 같은 유체 공급 채널들(channel), 전력 공급 케이블들, 그리고 데이터 통신 케이블들을 위하여 사용된다.
*제1 환형 테(605, annular rim)가 환형 개구부(650)를 둘러 싸도록 외부 원통형 지지체(600b)의 하부 끝 단에 장착된다. 환형의 외부 및 내부 가이드 레일들(640a 및 640b, guide rail)이 환형 개구부(650)를 에워 싸도록 환형의 외부 가이드 레일(640a)이 제1 환형 테(605)에 장착되고 환형의 내부 가이드 레일(640b)이 하부 지지체(600d)에 장착된다. 제2 및 제3 환형 테들(608a 및 608b)이 상기 환형 개구부(650)를 둘러 싸도록 각각 외부 및 내부 가이드 레일들(640a 및 640b)에 장착된다.
제1 그룹의 노즐들(610a, nozzle)이 외부 원통형 지지체(600b)와 환형의 차폐물(655, shield) 사이의 환형의 개구부(655a)를 향하여 가압 공기를 분사할 수 있도록 제1 환형 테(605)를 따라서 장착된다. 제2 그룹의 노즐들(610b)이 환형의 개구부(655a)를 향하여 (외부 환형 가이드 레일 640a 상부의 공간을 통해서) 가압 공기를 분사할 수 있도록 제2 환형 테(608a)를 따라서 장착된다. 제3 그룹의 노즐들(610c)이 내부 원통형 지지체(600c)와 환형의 차폐물(655) 사이의 환형의 개구부(655b)를 향하여 (내부 환형 가이드 레일 640b 상부의 공간을 통해서) 가압 공기를 분사할 수 있도록 제3 환형 테(608b)를 따라서 장착된다. 제4 그룹의 노즐들(610d)이 환형의 개구부(655b)를 향하여 가압 공기를 분사할 수 있도록 하부 지지체(600d)의 둘레를 따라서 장착된다. 제5 그룹의 노즐들(610e)이 환형 개구부(650)를 향하여 가압 공기를 분사할 수 있도록 제2 환형 테(608a)를 따라서 장착될 수 있다. 제6 그룹의 노즐들(610f)이 환형 개구부(650)를 향하여 가압 공기를 분사할 수 있도록 제3 환형 테(608b)를 따라서 장착될 수 있다. 각 그룹의 노즐들(610a-610f)은 분사되는 가압 공기의 압력과 유량이 독립적으로 제어되도록 각각의 압력 제어 장치를 통하여 가압 공기의 공급원에 연결된다.
도 17 및 19를 참조하여, 환형 차폐물(655)은 상기 개구부(650)를 덮으며, 환형 차폐물(655)의 반경 방향으로의 바깥 쪽 끝 단이 외부 가이드 레일(640a)의 적어도 일부의 상부에 배치되며, 환형 차폐물(655)의 반경 방향으로의 안쪽 끝 단이 내부 가이드 레일(640b)의 적어도 일부의 상부에 배치되도록 도 17에 도시된 것처럼 개구부(650)의 상부에 배치된다. 환형 차폐물(655)은 도 19에 도시된 것처럼, 고정판들(656, mounting plate)을 통하여 외부 원통형 지지체(600b)에 장착된다. 환형 차폐물(655)은 내부 원통형 지지체(600c)에는 연결되지 않는다. 환형 차폐물(655)은 외부 원통형 지지체(655b)와 환형 차폐물(655) 사이에 개구부들(655a)을 가지도록 구성될 수 있다. 개구부들(655a)은 도 17에 도시된 것처럼 제1 및 제2 그룹의 노즐들(610a 및 610b)로부터 분사되는 공기를 배출하기 위하여 사용된다. 환형 차폐물(655)은 또한 환형 차폐물(655)과 내부 원통형 지지체(600c) 사이에 환형의 개구부(655b)가 존재하도록 구성된다. 개구부(655b)는 도 17에 도시된 것처럼 제3 및 제4 그룹의 노즐들(610c 및 610d)로부터 분사되는 공기를 배출하기 위하여 사용된다. 환형 차폐물(655)과 제1 내지 제4 그룹의 노즐들(610a-610d)은 환형 개구부(650)를 환형 차폐물(655) 상부의 공간으로부터 격리시키기 위하여 사용된다. 상기 노즐들(610a-610d)로부터 분사되는 공기는 더러운 공기가 환형 개구부(650) 쪽으로 흘러 들어가는 것을 방지하며, 가이드 레일들(640a 및 640b)로부터 생성될 수도 있는 파티클들(particle)을 개구부(655a 및 655b) 쪽으로 불어 내기 위하여 사용된다.
도 20 및 21을 참조하여, 회전 장치(600)의 헤드 지지체(615a-615c, head support)가 설명된다. 도 20은 도 21에 도시된 단면(Z)를 잘라서 본 회전 장치(600)의 수직 단면도이다. 도 21은 도 20에 도시된 단면(600L3)로부터 보여지는 회전 장치(600)의 평면도이다. 도 2 및 3을 참조하여 설명된 연마 헤드들(20a-20c)의 회전 및 수직 구동 장치들(22a-22c)이 각각의 헤드 지지체들(615a-615c)에 장착된다. 따라서 헤드 지지체들(615a-615c)은 연마 헤드들을 포함하는 연마 헤드 조립체들을 지지하는 헤드 지지 수단들(head supporting members)로서 사용된다. 헤드 지지체들(615a-615c)은 서로 유사하므로, 그 세부 사항이 제1 헤드 지지체(615a)를 한 예로 들어 설명된다.
헤드 지지체(615a)는 그 바깥 쪽 끝 단이 외부 가이드 레일(640a)의 상부에 위치하며 적어도 하나의 가이드 블록(645a, guide block)을 통하여 외부 가이드 레일(640a) 상에 이동 가능하게 체결된다. 헤드 지지체(615a)의 바깥 쪽 끝 단에 고정되어 장착된 가이드 블록(645a)은 외부 가이드 레일(640a)에 이동 가능하도록 체결된다. 헤드 지지체(615a)는 그 안 쪽 끝 단이 내부 가이드 레일(640b)의 상부에 위치하며 적어도 하나의 가이드 블록(647a)을 통하여 내부 가이드 레일(640b)에 이동 가능하게 체결된다. 헤드 지지체(615a)의 안 쪽 끝 단에 고정되어 장착된 가이드 블록(647a)은 내부 가이드 레일(640b)에 이동 가능하도록 체결된다. 헤드 지지체들(615a-615c)이 회전 장치(600)에 조립될 때, 도 21에 도시된 것처럼 환형 개구부(650)가 헤드 지지체들(615a-615c) 사이에서 드러난다.
도 22를 참조하여, 도 20의 회전 장치(600)의 헤드 지지체(615a), 가이드 레일(640a 또는 640b), 가이드 블록(645a 또는 647a) 및 공기 노즐들(610a, 610b 및 160e 또는 610c, 610d 및 610f)이 더 설명된다. 도 22는 회전 장치(600)의 헤드 지지체(615a), 가이드 레일(640a 또는 640b), 가이드 블록(645a 또는 647a), 그리고 공기 분사 노즐들(610a, 610b 및 160e 또는 610c, 610d 및 610f)의 단면도이다. 헤드 지지체(615a)는 그 외부 및 내부 끝 단들로부터 각각 그 아래 쪽으로 확장된 외부 및 내부 확장부(616 및 616*)를 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 확장부들(616 및 616*)은 각각의 가이드 블록들(645a 및 645b)에 장착된다. 상기 확장부들(616 및 616*)은 각각 그들을 관통하는 적어도 하나의 개구부(644)를 포함한다. 상기 외부 확장부(616)는 제1 및 제2 그룹의 노즐들(610a 및 610b) 사이에 위치된다. 제2 그룹의 노즐들(610b)은 개구부(644)를 통해서 가압 공기를 분사하며, 제1 그룹의 노즐들(610a)은 가압된 공기를 위쪽으로 분사한다. 상기 내부 확장부(616*)는 제3 및 제4 그룹의 노즐들(610c 및 610d) 사이에 위치된다. 제3 그룹의 노즐들(610c)은 개구부(644)를 통해서 가압 공기를 분사하며, 제4 그룹의 노즐들(610d)은 가압된 공기를 위쪽으로 분사한다. 제5 및 제6 그룹의 노즐들(610e 및 610f)은 환형 개구부(650) 하부에 위치한 웨이퍼 처리 영역으로 깨끗한 공기를 제공하기 위하여 환형 개구부(650)를 향하여 가압 공기를 분사한다. 제1 및 제4 그룹의 노즐들(610a 및 610d)은 각각 제2 및 제3 그룹의 노즐들(610b 및 610c)로부터 분사되는 공기를 빨아 들이도록 구성될 수도 있다.
도 20 및 23을 참조하여, 회전 장치(600)가 더 설명된다. 도 23은 도 20에 도시된 단면(600L4)으로부터 보여지는 회전 장치(600)의 평면도이다. 환형 차폐물(655)은 헤드 지지체들(615a-615c)의 위쪽에 배치된다. 따라서 환형 차폐물(655)은 기어(630)로부터 개구부(650)를 차폐시키는 차폐 수단(shield member)으로 사용된다. 제1 헤드 지지체(615a)를 회전축(28) 주위로 회전시키기 위하여 사용되는 서보 모터(642a, servo motor)는 도 20에 도시된 것처럼 제1 헤드 지지체(615a)의 상부에 위치하도록 제1 헤드 지지체(615a)에 장착되며, 서보 모터(642a)는 환형 차폐물(655)의 상부에 위치하도록 제1 헤드 지지체(615a)에 장착될 수도 있다. 모터(642a)의 회전부에 부착되는 기어(643a, gear)는 기어(630)에 체결된다. 모터(642a)가 기어(643a)를 회전시키면, 기어(643a)는 기어(630) 주변을 회전한다. 기어(643a)의 회전력이 헤드 지지체(615a)로 전달되어 헤드 지지체(615a)가 가이드 레일들(640a 및 640b) 상에서 회전축(28)을 중심으로 회전한다. 제2 및 제3 헤드 지지체들(615b 및 615c)이 가이드 레일들(640a 및 640b) 상에서 회전축(28)을 중심으로 기어(630) 주변으로 회전하도록, 도 23에 도시된 것처럼 제2 및 제3 헤드 지지체(615b 및 615c)를 구동하기 위한 서보 모터들(642b 및 642c)의 각각의 기어들(643b 및 643c)도 기어(630)에 체결된다. 따라서 기어(643a)를 가지는 서보 모터(642a)와 기어(630)는 서보 모터(642a)에 연결된 연마 헤드 조립체를 회전 또는 이송시키기 위한 하나의 구동 장치(drive mechanism)로서 간주될 수 있다. 회전축(28)에 대한 헤드 지지체들(615a-615c)의 각(angular) 위치들은 제어 장치(670)에 의하여 독립적으로 제어된다.
도 20을 참조하여, 회전 장치(600)가 더 설명된다. 내부 원통형 지지체(600c)는 출력 포트(680a, outlet port)를 포함한다. 출력 포트(680a)는 채널(channel) 조립체(682a)와의 인터페이스를 제공한다. 채널 조립체(682a)는 출력 포트(680a)를 통하여 진공, 가압 공기와 같은 유체 공급원들, 전력 공급원 및 제어 장치에 연결된다. 출력 포트(680a)는 채널 조립체(682a)를 통하여 입력 포트(680a*, inlet port)에 연결되며, 입력 포트는 헤드 지지체(615a)에 장착된다. 입력 포트(680a*)는 헤드 지지체(615a)에 장착될 회전 및 수직 구동 장치(22a) 그리고 서보 모터(642a)와의 인터페이스를 제공한다.
채널 조립체(682a)는 적어도 하나의 굽힘 가능한 지지 수단(684a, bendable support)을 사용하여 상부 지지체(600a)에 매달아진다. 헤드 지지체(615a)가 회전 및 수직 구동 장치(22a)에 체결된 연마 헤드(20a)를 연마면들(14a 및 14b)과 웨이퍼 이송 스테이션(18) 사이에서 이송하기 위하여 회전축(28)을 중심으로 시계 및 반시계 방향으로 왕복할 때, 굽힘 가능한 지지 수단(684a)은 채널 조립체(682a)가 방해 받지 않고 펴질 수 있도록 굽혀지면서 채널 조립체(682a)를 지지한다. 제2 및 제3 헤드 지지체들(615b 및 615c)을 위한 출력 및 입력 포트들과 채널 조립체들은 제1 헤드 지지체(615a)의 그것들과 유사한 구성을 가진다.
도 24를 참조하여, 연마 헤드들(20a-20c)을 포함하고 있는 회전 장치(600)가 설명된다. 도 24는 회전 장치(600)의 입체적인 단면 측면도이다. 연마 헤드들(20a-20c)은 각각의 샤프트(21a-21c) 및 각각의 회전 및 수직 구동 장치들(22a-22c)을 통하여 각각의 헤드 지지체들(615a-615c)에 체결된다. 즉, 회전 및 수직 구동 장치(22a)와 제1 연마 헤드(20a)를 포함하는 제1 연마 헤드 조립체는 제1 헤드 지지체(615a)에 체결되고, 회전 및 수직 구동 장치(22b)와 제2 연마 헤드(20b)를 포함하는 제2 연마 헤드 조립체는 제2 헤드 지지체(615b)에 체결되고, 회전 및 수직 구동 장치(22c)와 제3 연마 헤드(20c)를 포함하는 제3 연마 헤드 조립체는 제3 헤드 지지체(615c)에 체결된다.
연마 헤드들(20a-20c)은 각각의 모터들(642a-642c)을 사용하여 각각의 기어들(643a-643c)을 회전시킴으로써 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b)과 웨이퍼 이송 스테이션(18) 사이에서 이송될 수 있다. 입력 포트들(680a*-680c*)은 진공, 가압 공기 및 전력을 공급하고 통신하기 위하여 각각의 회전 및 수직 구동 장치들(22a-22c)과 각각의 연마 헤드들(20a-20c)에 체결된다.
도 25를 참조하여, 본 발명에 따른 연마 장치(5c*)가 설명된다. 도 25는 연마 장치(5c*)의 평면도이다. 연마 장치(5c*)는 하나의 연마 모듈(110)과 웨이퍼 이송 장치(40)를 포함한다. 연마 모듈(110)은 도 2 및 3에 도시된 연마 모듈(10)로부터 이 연마 모듈(10)이 제3 연마면(14c), 제4 연마 헤드(20d), 및 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)을 더 포함하도록 변형된다.
연마 모듈(110)의 3 개의 연마면들(14a-14c)과 2 개의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*)은 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18), 제1 연마면(14a), 제2 연마면(14b), 제3 연마면(14c), 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)의 순서로 회전축(28)을 중심으로 배치된다. 따라서 제1 및 제2 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*)은 서로 인접하게 배치된다. 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)은 그 중심(18c*)이 원형의 경로(28a) 상에 위치하도록 배치된다. 연마 모듈(110)은 연마 헤드들(20a-20c)이 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*)의 어느 것과도 웨이퍼를 이송할 수 있으며 연마면들(14a-14c)의 어느 곳에서도 웨이퍼를 연마할 수 있도록 구성된다. 연마 헤드들(20a-20d)은 회전축(28)을 중심으로 회전 장치(26, 도 25에 도시되지 않음)에 의하여 제1 및 제2 웨이퍼 이송 스테이션과 연마면들(14a-14c) 상으로 이송된다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 제1 및 제2 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*)과 웨이퍼를 이송한다.
연마 장치(5c*)의 한 작동법에 따르면, 웨이퍼 이송 장치(40)가 웨이퍼들을 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 순차적으로 공급하고, 연마헤드들(20a-20d)이 상기 웨이퍼들을 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 순차적으로 장착하기 위하여 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로부터 순차적으로 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로 이송되며, 연마헤드들(20a-20d)이 웨이퍼들을 장착한 후에 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제1, 제2 및 제3 연마면(14a-14c)으로 순차적으로 이송되며, 연마 헤드들(20a-20d)에 장착된 웨이퍼들이 연마면들(14a-14c) 상에서 순차적으로 연마되며, 연마 헤드들(20a-20d)이 제3 연마면(14c)으로부터 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로 순차적으로 이송되며, 웨이퍼들이 연마 헤드들(20a-20d)로부터 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)에 순차적으로 내려 놓여지며, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼들이 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로부터 순차적으로 제거된다.
도 26(a)-26(h)를 참조하여, 연마 장치(5c*)에서 웨이퍼들을 처리하는 또 다른 방법이 설명된다. 도 26(a)-26(f)는 발명의 실시예에 따라서 웨이퍼들을 연마하는 순서를 보여주기 위한, 연마 장치(5c*)의 순차적인 평면도들이다.
상기 방법은 (1) 도 26(a)에 도시된 것처럼 제1, 제2, 제3 및 제4 연마 헤드들(20a-20d)을 각각 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18), 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*), 제3 연마면(14c) 및 제2 연마면(14b)에 위치시키고, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 제1 웨이퍼(W1)를 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 이송시키고, 웨이퍼(W1)를 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제1 연마 헤드(20a)에 장착하는 단계,
(2) 도 26(b)에 도시된 것처럼 제1 연마 헤드(20a)를 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제1 연마면(14a)으로 이송하고, 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)이 비어서 제3 연마 헤드(20c)를 받을 수 있도록 제2 연마 헤드(20b)를 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로부터 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로 이송시키고, 웨이퍼(W1)를 제1 연마 헤드(20a)에 의하여 제1 연마면(14a) 상에서 연마하고, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 제2 웨이퍼(W2)를 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)에 이송시키는 단계,
(3) 도 26(c)에 도시된 것처럼 제3 연마 헤드(20c)를 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로 이송하고, 웨이퍼(W2)를 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로부터 제3 연마 헤드(20b)에 장착하는 단계,
(4) 도 26(d)에 도시된 것처럼 제3 연마 헤드(20c)를 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로부터 제3 연마면(14c)으로 이송하고, 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)이 비어서 제1 연마 헤드(20a)를 받을 수 있도록 제2 연마 헤드(20b)를 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로 이송시키고, 웨이퍼(W2)를 제3 연마 헤드(20c)에 의하여 제3 연마면(14c) 상에서 연마하는 단계,
(5) 도 26(e)에 도시된 것처럼 제1 연마 헤드(20c)를 제1 연마면(14a)으로부터 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로 이송하고, 웨이퍼(W1)를 제1 연마 헤드(20a)로부터 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 내려 놓는 단계,
(6) 도 26(f)에 도시된 것처럼 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 웨이퍼(W1)를 이송하고 제3 웨이퍼(W3)를 공급하며, 웨이퍼(W3)를 제1 연마 헤드(14a)에 장착하는 단계,
(7) 도 26(g)에 도시된 것처럼 제1 연마 헤드(20a)를 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제1 연마면(14a)으로 이송하고, 제2 연마 헤드(20b)를 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로부터 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로 이송시키고, 웨이퍼(W3)를 제1 연마 헤드(20a)에 의하여 제1 연마면(14a) 상에서 연마하는 단계, 그리고
(8) 도 26(h)에 도시된 것처럼 제3 연마 헤드(20c)를 제3 연마면(14c)으로부터 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로 이송하고, 웨이퍼(W2)를 제3 연마 헤드(20c)로부터 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로 내려 놓는 단계를 포함한다.
웨이퍼(W2)는 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로부터 이송되며 제4 웨이퍼(W4)가 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)으로 공급된다. 웨이퍼(W4)는 웨이퍼(W2)가 제3 연마 헤드(20c)에 의하여 제3 연마면(14c) 상에서 처리된 것과 같은 방식으로 처리된다.
도 26(a)-26(h)를 참조로 하여 설명된 상기 방법으로부터 이해할 수 있듯이, 연마 장치(5c*)는 전체 공정 과정에서 제4 연마 헤드(20d)를 제2 연마면 위에 위치시켜 두며, 제1 그룹의 웨이퍼들을 제1 연마 헤드(20a)에 의하여 제1 연마면(14a) 상에서 연마하기 위하여 제1 연마 헤드(20a)를 제1 웨이퍼 이송 스테이션(18)과 제1 연마면(14a) 사이에서 왕복 이송시키고, 제2 그룹의 웨이퍼들을 제3 연마 헤드(20c)에 의하여 제3 연마면(14c) 상에서 연마하기 위하여 제3 연마 헤드(20c)를 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)과 제3 연마면(14c) 사이에서 왕복 이송시키고, 제2 연마 헤드(20b)가 제1 및 제3 연마 헤드들(20a 및 20c)의 왕복 이송 운동을 방해하지 않도록 제1 및 제2 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*) 사이를 왕복 이송함으로써 상기 연마 방법을 수행하도록 구성된다.
도 25에 도시된 연마 장치(5c*)는 도 12에 도시된 공정 장치(100a)에서 연마 장치(5a)를 대신하여 사용될 수 있다. 도 27은 연마 장치(5c*)를 포함하는 웨이퍼 공정 장치(100a)의 평면도이다. 제3 및 제2 연마면들(14c 및 14b)이 공정 장치(100a)의 깊이 방향을 따라서 세정 장치들(120 및 120')에게 정렬되며, 제3 연마면(14c)이 세정 장치들(120 및 120')의 제1 끝 단(120x 및 120x')에 인접하여 위치하도록 연마 장치(5c*)가 공정 장치(100a)내에 배치된다. 웨이퍼 이송 장치(40) 및 웨이퍼 입력단(16a)은 세정 장치들(120 및 120')의 반대편에 배치된다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼 입력단(16a)과 연마 장치(5c*)의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*) 사이에서 이송될 수 있도록 직선 트랙(42)에 장착될 수 있다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*)로, 그리고 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*)로부터 세정기 버퍼들(16b 및 16b')의 적어도 하나로 웨이퍼들을 이송한다.
도 25에 도시된 연마 장치(5c*)는 도 13에 도시된 공정 장치(100b)에서 연마 장치(5b)를 대신하여 사용될 수 있다. 도 28은 연마 장치(5c*)를 포함하는 웨이퍼 공정 장치(100b)의 평면도이다. 세정 장치들(120 및 120')의 제1 끝 단(120x 및 120x')에 인접하여 배치되는 웨이퍼 이송 장치(40)가 세정 장치들(120 및 120')의 제1 끝 단(120x 및 120x'), 연마 장치(5c*)의 제1 및 제2 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*), 및 버퍼(16a*)에 의하여 에워 싸지도록 연마 장치(5c*)가 공정 장치(100b)내에 배치된다. 버퍼(16a*)는 세정 장치(120x')의 제1 끝 단(120x')과 연마 장치(5c*) 사이에 배치된다. 연마 장치(5c*)는 또한 제3 연마면(14c)이 공간(111c)에 배치된 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)를 가로질러서 공장 인터페이스(64)를 마주 보도록 공정 장치(100b)에 배치된다. 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)가 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 버퍼(16a*)로 웨이퍼들을 이송하고, 웨이퍼 이송 장치(40)가 버퍼(16a*)로부터 연마 장치(5c*)의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*)로 그리고 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18*)로부터 세정 장치들(120 및 120')의 세정기 버퍼들(16b 및 16b')의 적어도 하나로 웨이퍼를 이송한다.
도 29를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치(200)가 설명된다. 도 29는 공정 장치(200)의 평면도이다. 공정 장치(200)는 공장 인터페이스(64), 2개의 세정 장치들(120V 및 120V'), 두 개의 연마 모듈들(110a 및 110a'), 웨이퍼 이송 장치(40), 그리고 웨이퍼 입력단(16a)을 포함한다. 각각의 연마 모듈들(110a 및 110a')은 도 25의 연마 모듈(110)로부터 제2 웨이퍼 이송 스테이션(18*)을 제거함으로써 만들어진다. 각 연마 모듈들(110a 및 110a')은 4 개의 연마 헤드들(20a-20d)를 모두 포함하는 대신에 1 내지 3 개의 연마 헤드들을 포함할 수도 있다.
웨이퍼 입력단(16a)은 공장 인터페이스(64)의 웨이퍼 이송 장치(50)가 웨이퍼들을 이송할 수 있도록 제1 세정 장치(120V)의 제1 끝 단(120Vx)과 제2 세정 장치(120V')의 제2 끝 단(120Vx) 사이에 배치된다. 웨이퍼 입력단(16a)은 웨이퍼를 수직으로 수납할 수 있도록 구성될 수 있다.
웨이퍼 이송 장치(40)는 연마될 웨이퍼들을 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 연마 모듈들(110a 및 110a')의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로 이송하며, 연마된 웨이퍼들을 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로부터 세정 장치들(120V 및 120V')의 각각의 세정기 버퍼들(16Vb 및 16Vb')로 이송한다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')과 웨이퍼 입력단(16a) 사이의 직선 트랙(42)에 장착될 수 있다.
제1 세정 장치(120V)는 공장 인터페이스(64)에 인접하여 배치되는데, 그 긴 변(120Va)이 공장 인터페이스(64)의 긴 변(64a)에 평행하고 따라서 공정 장치(200)의 폭 방향에 평행하며, 제1 세정 장치(120V)의 제1 끝 단(120Vx)이 웨이퍼 입력단(16a)에 인접하며 제1 끝 단(120Vx)의 반대편인 제2 끝 단(120Vy)은 공장 인터페이스(64)의 제2 끝 단(64y)에 인접하도록 배치된다.
제1 세정 장치(120V)의 세정기 버퍼(16Vb)는 웨이퍼 이송 장치(40)가 웨이퍼들을 세정기 버퍼(16Vb)로 이송할 수 있도록 제1 세정 장치의 제1 끝 단(120Vx)에 배치되며, 웨이퍼 출력단(16Vc)은 공장 인터페이스(64)의 웨이퍼 이송 장치(50)가 웨이퍼 출력단(16Vc)으로부터 웨이퍼들을 이송할 수 있도록 제1 세정 장치(120V)의 제2 끝 단(120Vy)에 배치된다.
제2 세정 장치(120V')는 공정 장치(200)의 좌측 또는 우측에 배치되는데, 그 긴 변(120Va')이 공정 장치(200)의 깊이 방향에 평행하고, 제2 세정 장치(120V')의 제2 끝 단(120Vy')은 공장 인터페이스(64)의 웨이퍼 이송 장치(50)가 제2 세정 장치(120V')의 제2 끝 단(120Vy')에 위치한 웨이퍼 출력단(16Vc')으로부터 웨이퍼들을 이송할 수 있도록 공장 인터페이스(64)의 제1 끝 단(64x)에 인접하여 배치된다. 제2 세정 장치(120V')의 세정기 버퍼(16Vb')는 웨이퍼 이송 장치(40)가 웨이퍼들을 세정기 버퍼(16Vb')로 이송할 수 있도록 제2 세정 장치(120V')의 제2 끝 단(120Vy')의 반대편인 제1 끝 단(120Vx')에 배치된다.
도 30을 참조하여, 세정 장치(120V)가 더 설명된다. 세정 장치(120V)는 세정 장치(120V')로도 사용될 수 있다. 즉, 제2 세정 장치(120V')는 제1 세정 장치(120V)와 동일할 수 있다. 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 세정 장치(120V)의 단면도이다. 세정 장치(120V)는 웨이퍼들을 세정 및 건조하기 위한 세정 모듈(124V)을 포함한다. 세정 모듈(124V)은 세정 챔버들(125Va-125Vd, cleaning chamber)과 2 개의 건조 챔버들(125Vx 및 125Vy, dry chamber)을 포함한다. 세정 챔버들(125Va-125Vd)은 각각의 웨이퍼 지지대들(124Va-124Vd)에 놓여지는 웨이퍼들을 초순수와 화학약품을 이용하여 세정하도록 구성된다. 건조 챔버들(125Vx 및 125Vy)은 각각의 웨이퍼 지지대들(124Vx 및 124Vy)에 놓여지는 웨이퍼들을 웨이퍼를 회전시키거나 isopropyl alcohol (IPA) 화학약품을 이용하여 건조하도록 구성된다. 세정 장치(120V)는 세정 모듈(124V) 아래에 설치된 유체 제어계(126V)를 더 포함한다. 유체 제어계(126V)는 세정 모듈(124V)에 대한 화학 약품의 공급과 배출을 제어한다.
세정 장치(120V)는 2 개의 내부 웨이퍼 이송 장치들(122a 및 122b)을 더 포함한다. 제1 내부 웨이퍼 이송 장치(122a)는 4개의 그리핑 장치들(70a-70d, gripping device)을 포함한다. 각각의 그리핑 장치는 그리퍼(71, gripper)와 수직 및 그리핑 구동 장치(72)를 포함한다. 수직 및 그리핑 구동 장치(72)는 도 30에 화살표 V로 도시된 것처럼 그리퍼(71)를 수직으로 움직이고, 웨이퍼를 잡거나 풀어주기 위하여 그리퍼(71)를 벌렸다 오므렸다 할 수 있도록 구성된다. 그리핑 장치들(70a-70d)은 직선 구동 장치(74a)에 체결되는 지지 수단(73a, supporting member)에 장착된다.
직선 구동 장치(74a)는 도 30에 화살표 L1으로 도시된 것처럼 웨이퍼 잡는 위치(WT1)와 웨이퍼 놓는 위치(WT2) 사이에서 지지 수단(73a)을 왕복시키도록 구성된다. 지지 수단(73a)이 WT1에 위치할 때, 그리핑 장치들(70a-70d)은 각각 그리퍼 위치들 C1-C4에 위치한다. 지지 수단(73a)이 WT2에 위치할 때, 그리핑 장치들(70a-70d)은 각각 그리퍼 위치들 C2-C5에 위치한다. 그리퍼 위치들 C1-C5는 각각 세정기 버퍼(16Vb) 및 세정 챔버들(125Va-125Vd)의 웨이퍼 지지대들(124Va-124Vd)에 대하여 수직으로 정렬된다.
제2 내부 웨이퍼 이송 장치(122b)는 2 개의 그리핑 장치들(70x 및 70y)을 포함한다. 그리핑 장치들(70x 및 70y)은 직선 구동 장치(74b)에 미끄러져 움직일 수 있도록 체결되는 각각의 지지 수단들(73x 및 73y, supporting member)에 고정되어 장착된다. 직선 구동 장치(74b)는 도 30에 화살표 L2로 도시된 것처럼 지지 수단(73x)을 그리고 이에 따라서 그리핑 장치(70x)를 제5, 제6 및 제7 그리퍼 위치들(C5-C7)과 파킹 위치(70xp) 사이에서 왕복하도록, 그리고 도 30에 화살표 L3로 도시된 것처럼 지지 수단(73y)을 그리고 이에 따라서 그리핑 장치(70y)를 제6, 제7 및 제8 그리퍼 위치들(C6-C8)과 파킹 위치(70yp) 사이에서 왕복하도록 구성된다. 직선 구동 장치(74b)는 그리핑 장치들(70x 및 70y)을 개별적으로 이송하도록 구성된다. 그리핑 장치들(70x 및 70y)은 하나의 직선 구동 장치(74b)에 체결되는 대신에 각각의 직선 구동 장치들에 의하여 제어될 수 있도록 각각의 직선 구동 장치에 체결될 수도 있다. 그리핑 장치들(70x 및 70y)이 C5-C8에 위치할 때, 그리핑 장치들(70x 및 70y)은 제4 세정 챔버(125Vd)의 웨이퍼 지지대(124Vd), 제2 및 제1 건조 챔버들(125Vy 및 125Vx)의 웨이퍼 지지대들(124Vy 및 124Vx), 그리고 웨이퍼 출력단(16Vc)에 각각 수직으로 정렬된다.
도 31(a)-31(u)를 참조하여, 세정 장치(120V)에서 웨이퍼를 이송하고 세정하는 방법이 설명된다. 도 31(a)-31(u)는 세정 장치(120V)의 순차적인 평면도들이다.
상기 방법은 (1) 도 31(a)에 도시된 것처럼 제1 내부 웨이퍼 이송 장치(122a)의 지지 수단(73a)을 웨이퍼 잡는 위치(WT1)에 위치시키며, 그리핑 장치들(70x 및 70y)을 각각의 파킹 위치들(70xp 및 70yp)에 위치시키며, 웨이퍼 이송 장치(40, 도 31(a)-31(u)에 도시되지 않음)에 의하여 제1 웨이퍼(W1)를 세정기 버퍼(16Vb)로 이송하며, 그리핑 장치(70a)를 세정기 버퍼(16Vb)로 하강시키며, 웨이퍼(W1)를 세정기 버퍼(16Vb)로부터 잡으며, 그리핑 장치(70a)를 상향 이동시키는 단계,
(2) 도 31(b)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 놓는 위치(WT2)로 이송하며, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 제2 웨이퍼(W2)를 세정기 버퍼(16Vb)로 이송하며, 그리핑 장치(70a)를 제1 세정 챔버(125Va)로 하강시키며, 웨이퍼(W1)를 제1 세정 챔버(125Va)에 내려 놓으며, 그리핑 장치(70a)를 상향 이동시키며, 웨이퍼(W1)를 제1 세정 챔버(125Va)에서 세정하는 단계,
(3) 도 31(c)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 잡는 위치(WT1)로 되돌리며, 그리핑 장치들(70b 및 70a)을 각각 제1 세정 챔버(125Va)와 세정기 버퍼(16Vb)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1 및 W2)을 각각 제1 세정 챔버(125Va)와 세정기 버퍼(16Vb)로부터 잡으며, 그리핑 장치들(70b 및 70a)을 상향 이동시키는 단계,
(4) 도 31(d)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 놓는 위치(WT2)로 이송하며, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 제3 웨이퍼(W3)를 세정기 버퍼(16Vb)로 이송하며, 그리핑 장치들(70b 및 70a)을 각각 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vb 및 125Va)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1및 W2)을 각각 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vb 및 125Va)에 내려 놓으며, 그리핑 장치들(70b 및 70a)을 상향 이동시키며, 웨이퍼들(W1 및 W2)을 각각의 세정 챔버들에서 세정하는 단계,
(5) 도 31(e)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 잡는 위치(WT1)로 되돌리며, 그리핑 장치들(70c, 70b 및 70a)을 각각 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vb 및 125Va)과 세정기 버퍼(16Vb)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1, W2 및 W3)을 각각 제2 및 제 1 세정 챔버들(125Vb 및 125Va)과 세정기 버퍼(16Vb)로부터 잡으며, 그리핑 장치들(70b 및 70a)을 상향 이동시키는 단계,
(6) 도 31(f)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 놓는 위치(WT2)로 이송하며, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 제4 웨이퍼(W4)를 세정기 버퍼(16Vb)로 이송하며, 그리핑 장치들(70c-70a)을 각각 제3, 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vc-125Va)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1-W3)을 각각 제3, 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vc-125Va)에 내려 놓으며, 그리핑 장치들(70c-70a)을 상향 이동시키며, 웨이퍼들(W1-W3)을 각각의 세정 챔버들에서 세정하는 단계,
(7) 도 31(g)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 잡는 위치(WT1)로 되돌리며, 그리핑 장치들(70d-70a)을 각각 제3, 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vc-125Va)과 세정기 버퍼(16Vb)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1-W4)을 각각 제3, 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vc-125Va)과 세정기 버퍼(16Vb)로부터 잡으며, 그리핑 장치들(70d-70a)을 상향 이동시키는 단계,
(8) 도 31(h)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 놓는 위치(WT2)로 이송하며, 그리핑 장치들(70d-70a)을 각각 제4, 제3, 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vd-125Va)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1-W4)을 각각 제4, 제3, 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vd-125Va)에 내려 놓으며, 그리핑 장치들(70d-70a)을 상향 이동시키며, 웨이퍼들(W1-W4)을 각각의 세정 챔버들에서 세정하는 단계,
(9) 도 31(i)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 잡는 위치(WT1)로 되돌리며, 제2 내부 웨이퍼 이송 장치(122b)의 그리핑 장치(70x)를 그리퍼 위치 C5로 이송하며, 그리핑 장치들(70x, 70d-70b)을 각각 제4, 제3, 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vd-125Va)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1-W4)을 각각 제4, 제3, 제2 및 제1 세정 챔버들(125Vd-125Va)로부터 잡으며, 그리핑 장치들(70x, 70d-70b)을 상향 이동시키는 단계,
(10) 도 31(j)에 도시된 것처럼 제1 내부 웨이퍼 이송 장치(122a)의 지지 수단(73a)을 웨이퍼 놓는 위치(WT2)로 이송하며, 제2 내부 웨이퍼 이송 장치(122b)의 그리핑 장치(70x)를 그리퍼 위치 C7으로 이송하며, 그리핑 장치들(70x, 70d-70b)을 각각 제1 건조 챔버(125Vx) 및 제4, 제3 및 제2 세정 챔버들(125Vd-125Vb)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1-W4)을 각각의 챔버들(125Vx, 125Vd-125Vb)에 내려 놓으며, 그리핑 장치들(70x 및 70d-70b)을 상향 이동시키며, 각각의 챔버들에서 웨이퍼(W1)를 건조하고 웨이퍼들(W2-W4)을 세정하는 단계,
(11) 도 31(k)에 도시된 것처럼 제1 내부 웨이퍼 이송 장치(122a)의 지지 수단(73a)을 웨이퍼 잡는 위치(WT1)로 되돌리며, 그리핑 장치(70x)를 그리퍼 위치 C5로 이송하며, 그리핑 장치들(70x, 70d 및 70c)을 각각 제4, 제3 및 제2 세정 챔버들(125Vd-125Vb)로 하강시키며, 웨이퍼들(W2-W4)을 각각 제4, 제3 및 제2 세정 챔버들(125Vd-125Vb)로부터 잡으며, 그리핑 장치들(70x, 70d 및 70c)을 상향 이동시키는 단계,
(12) 도 31(l)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 놓는 위치(WT2)로 이송하며, 그리핑 장치(70x)를 그리퍼 위치 C6로 이송하며, 그리핑 장치들(70x, 70d 및 70c)을 각각 제2 건조 챔버(125Vy)와 제4 및 제3 세정 챔버들(125Vd 및 125Vc)로 하강시키며, 웨이퍼들(W2- W4)을 각각의 챔버들에 내려 놓으며, 그리핑 장치들(70x, 70d 및 70c)을 상향 이동시키며, 각각의 챔버들에서 웨이퍼(W2)를 건조하고 웨이퍼들(W3 및 W4)을 세정하는 단계,
(13) 도 31(m)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 잡는 위치(WT1)로 되돌리며, 그리핑 장치(70x)를 그리퍼 위치 C5로 이송하며, 제2 내부 웨이퍼 이송 장치(122b)의 그리핑 장치(70y)를 그리퍼 위치 C7으로 이송하며, 그리핑 장치들(70y, 70x 및 70d)을 각각 제1 건조 챔버(125Vx)와 제4 및 제3 세정 챔버들(125Vd 및 125Vc)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1, W3 및 W4)을 각각의 챔버들로부터 잡으며, 그리핑 장치들(70y, 70x 및 70d)을 상향 이동시키는 단계,
(14) 도 31(n)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 놓는 위치(WT2)로 이송하며, 그리핑 장치(70y)를 C8으로 이송하며, 그리핑 장치(70x)를 C7으로 이송하며, 그리핑 장치들(70y, 70x 및 70d)을 각각 웨이퍼 출력단(16Vc), 제1 건조 챔버(125Vx)와 제4 세정 챔버(125Vd)로 하강시키며, 웨이퍼들(W1, W3 및 W4)을 각각 웨이퍼 출력단(16Vc), 제1 건조 챔버(125Vx)와 제4 세정 챔버(125Vd)에 내려 놓으며, 그리핑 장치들(70y, 70x 및 70d)을 상향 이동시키며, 제1 건조 챔버(125Vx)에서 웨이퍼(W3)를 건조하고 제4 세정 챔버(125Vd)에서 웨이퍼(W4)를 세정하는 단계,
(15) 도 31(o)에 도시된 것처럼 지지 수단(73a)을 웨이퍼 잡는 위치(WT1)로 되돌리며, 그리핑 장치(70x)를 그리퍼 위치 C5로 이송하며, 그리핑 장치(70y)를 C6로 이송하며, 그리핑 장치들(70y 및 70x)을 각각 제2 건조 챔버(125Vy)와 제4 세정 챔버(125Vd)로 하강시키며, 웨이퍼들(W2 및 W4)을 각각의 챔버들로부터 잡으며, 그리핑 장치들(70y 및 70x)을 상향 이동시키며, 웨이퍼 이송 장치(50, 도 31(a)-31(u)에 도시되지 않음)에 의하여 웨이퍼 출력단(16Vc)으로부터 웨이퍼(W1)를 이송하는 단계,
(16) 도 31(p)에 도시된 것처럼 그리핑 장치(70y)를 C8으로 이송하며, 그리핑 장치(70x)를 그리퍼 위치 C6로 이송하며, 그리핑 장치들(70y 및 70x)을 각각 웨이퍼 출력단(16Vc)과 제2 건조 챔버(125Vy)로 하강시키며, 웨이퍼들(W2 및 W4)을 각각 웨이퍼 출력단(16Vc)과 제2 건조 챔버(125Vy)에 내려 놓으며, 그리핑 장치들(70y 및 70y)을 상향 이동시키며, 제2 건조 챔버(125Vy)에서 웨이퍼(W4)를 건조하는 단계,
(17) 도 31(q)에 도시된 것처럼 그리핑 장치(70x)를 파킹 위치(70xp)로 이송하며, 그리핑 장치(70y)를 그리퍼 위치 C7으로 이송하며, 그리핑 장치(70y)를 제1 건조 챔버(125Vx)로 하강시키며, 웨이퍼(W3)를 제1 건조 챔버(125Vx)로부터 잡으며, 그리핑 장치(70y)를 상향 이동시키며, 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼 출력단(16Vc)으로부터 웨이퍼(W2)를 이송하는 단계,
(18) 도 31(r)에 도시된 것처럼 그리핑 장치(70y)를 그리퍼 위치 C8으로 이송하며, 그리핑 장치(70y)를 웨이퍼 출력단(16Vc)으로 하강시키며, 웨이퍼(W3)를 웨이퍼 출력단(16Vc)에 내려 놓으며, 그리핑 장치(70y)를 상향 이동시키는 단계,
(19) 도 31(s)에 도시된 것처럼 그리핑 장치(70y)를 그리퍼 위치 C6로 이송하며, 그리핑 장치(70y)를 제2 건조 챔버(125Vy)로 하강시키며, 웨이퍼(W4)를 제2 건조 챔버(125Vy)로부터 잡으며, 그리핑 장치(70y)를 상향 이동시키며, 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼 출력단(16Vc)으로부터 웨이퍼(W3)를 이송하는 단계,
(20) 도 31(t)에 도시된 것처럼 그리핑 장치(70y)를 그리퍼 위치 C8으로 이송하며, 그리핑 장치(70y)를 웨이퍼 출력단(16Vc)으로 하강시키며, 웨이퍼(W4)를 웨이퍼 출력단(16Vc)에 내려 놓으며, 그리핑 장치(70y)를 상향 이동시키는 단계, 그리고
(21) 도 31(u)에 도시된 것처럼 그리핑 장치(70y)를 파킹 위치(70yp)로 이송하며, 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼 출력단(16Vc)으로부터 웨이퍼(W4)를 이송하는 단계를 포함한다.
위에 설명된 방법에서 웨이퍼를 웨이퍼 건조 및 세정 챔버들(125Vx, 125Vy 및 125Vd-125Va)에 내려 놓는다는 것은 각각의 웨이퍼 지지대들(124Vx, 124Vy 및 124Vd-124Va) 상에 웨이퍼를 내려 놓은 것을 의미한다.
상기의 순차적인 방법에 의하여, 세정 챔버들(125Va-125Vd)에서 세정된 제1 그룹의 웨이퍼들은 제1 건조 챔버(125Vx)에서 건조되며, 세정 챔버들(125Va-125Vd)에서 세정된 제2 그룹의 웨이퍼들은 제2 건조 챔버(125Vy)에서 건조된다.
세정 장치(120V)는 제4 세정 챔버(125Vd)와 같은 마지막 세정 챔버와 웨이퍼 출력단(16Vc) 사이에 2 개 이상의 건조 챔버들을 포함할 수도 있다. 이러한 실시예에서는, 제2 내부 웨이퍼 이송 장치(122b)의 그리핑 장치(70x)가 마지막 세정 챔버로부터 여러 개의 건조 챔버들로 웨이퍼들을 이송하며, 제2 내부 웨이퍼 이송 장치(122b)의 그리핑 장치(70y)가 여러 개의 건조 챔버들로부터 웨이퍼 출력단(16Vc)으로 웨이퍼들을 이송한다.
또 다른 실시예에 따르면, 제2 내부 웨이퍼 이송 장치(122b)가 그리핑 장치들(70x 및 70y) 중의 어느 하나만 포함하며, 이 하나의 그리핑 장치가 제4 세정 챔버(125Vd)로부터 건조 챔버들(125Vx 및 125Vy)로 그리고 건조 챔버들(125Vx 및 125Vy)로부터 웨이퍼 출력단(16Vc)으로 웨이퍼들을 이송하도록 구성될 수 있다.
세정기 버퍼(16Vb)는 세정기 버퍼(16Vb) 상에 놓여지는 웨이퍼를 향하여 초순수나 화학약품을 분사하도록 구성된 세정 챔버 내에 배치될 수도 있다.
세정 장치(120V)는 건조 챔버(125Vy)와 세정기 버퍼(16Vb) 사이에 2개, 3개 또는 5개의 세정 챔버들을 포함할 수도 있다. 이 실시예들에서는, 제1 내부 웨이퍼 이송 장치(122a)는 각각 2개, 3개 또는 5개의 그리핑 장치들(70)을 포함한다.
도 5, 7, 11-13, 16, 27 및 28을 참조하여 설명된 공정 장치들(100, 100a 및 100b)에서, 도 6에 도시된 것처럼 웨이퍼들을 그 면이 수평이 되도록 유지하면서 이송하고 처리하도록 구성된 세정 장치들(120 및 120')이 사용되었다. 그러나, 세정 장치(120V)처럼 웨이퍼들의 면을 수직으로 세운 채 이송하고 처리하도록 구성된 세정 장치(120V)가 세정 장치(120 및 120')를 대신하여 사용될 수 있다.
도 29로 되돌아가서, 공정 장치(200)가 더 설명된다. 도 29의 제2 세정 장치(120V')의 웨이퍼 출력단(16Vc')은 도 32(a) 및 32(b)에 도시된 것처럼 피보팅 장치(16P)를 더 포함할 수 있다. 도 32(a) 및 32(b)는 피보팅 장치(16P)를 포함하는 웨이퍼 출력단(16Vc')에 웨이퍼가 각각 제1 및 제2 각도로 위치할 때의 측면도들이다. 피보팅 장치(16P)는 웨이퍼 출력단(16Vc')에 놓여진 웨이퍼를 웨이퍼의 직경을 수직으로 관통하는 회전축(16cx)를 중심으로 제1 및 제2 각도 사이에서 회전할 수 있도록 구성된다. 도 32(a)에 도시된 것처럼 웨이퍼 출력단(16Vc')이 제1 각도의 위치에서 제2 세정 장치(120V')의 내부 웨이퍼 이송 장치(122V')로부터 웨이퍼를 받으며, 도 32(b)에 도시된 것처럼 이 웨이퍼는 회전축(16cx)를 중심으로 피보팅 장치(16P)에 의하여 제2 각도로 회전된다. 웨이퍼가 제2 각도에 위치한 후에 웨이퍼 이송 장치(50)가 웨이퍼 출력단(16c')으로부터 웨이퍼를 이송한다. 상기 제1 및 제2 각도의 차이는 90도일 수 있다.
제2 세정 장치(120V')의 세정기 버퍼(16Vb')도 피보팅 장치(16P)를 포함할 수 있다. 세정기 버퍼(16Vb')가 제3의 각도에서 웨이퍼 이송 장치(40)로부터 웨이퍼를 받은 후 피보팅 장치(16P)에 의하여 상기 제1 각도로 회전된다. 세정기 버퍼(16Vb')가 제3 각도로부터 제1 각도로 방향을 바꾼 후에 제2 세정 장치(120V')의 내부 웨이퍼 이송 장치(122V')가 세정기 버퍼(16Vb')로부터 웨이퍼를 이송해 간다.
도 29를 참조하여, 공정 장치(200)에서의 연마 모듈들(110a 및 110a')의 배치가 더 설명된다. 제2 연마 모듈(110a')은 공정 장치(200)의 뒤 쪽에 배치되는데, 제1 연마면(14a')이 제2 세정 장치(120V')의 제1 끝 단(120Vx')에 인접하며, 제2 연마면(14b')이 공정 장치(200)의 뒤 쪽 모서리에 배치되며, 제3 연마면(14c')은 직선(200L)을 가로질러서 제1 연마 모듈(110a)의 제1 연마면(14a)을 마주보도록 공정 장치(200)의 뒤 쪽에 배치되며, 웨이퍼 이송 스테이션(18')은 직선(200L)을 가로질러서 제1 연마 모듈(110a)의 웨이퍼 이송 스테이션(18)을 마주보도록 배치된다.
제1 연마 모듈(110a)은 직선(200L)을 가로질러서 제2 연마 모듈(110a')의 반대편에 배치되는데, 제2 및 제3 연마면들(14b 및 14c)이 공간(SP1)을 가로질러서 제1 세정 장치(120V)를 마주보며, 제3 연마면(14c)이 공간(SP2)을 가로질러서 제2 세정 장치(120V')을 마주보며, 제1 연마면(14a)은 직선(200L)을 가로질러서 제2 연마 모듈(110a')의 제3 연마면(14c')을 마주보며, 웨이퍼 이송 스테이션(18)은 제2 연마 모듈(110a')의 웨이퍼 이송 스테이션(18')과 웨이퍼 이송 장치(40)에 인접하도록 배치된다.
공간(SP1)은 엔지니어가 유지 관리를 위하여 공간(SP1)을 통하여 제1 세정 장치(120V)에 접근할 수 있도록 제1 세정 장치(120V)와 제1 연마 모듈(110a) 사이에 배치된다. 공간(SP2)은 제1 연마 모듈(110a)과 제2 세정 장치(120V') 사이에 배치된다. 공간(SP2)은 웨이퍼 입력단(16a), 제2 세정 장치(120V'), 제1 연마 모듈(110a), 제1 세정 장치(120V) 및 공간(SP1)에 의하여 에워 싸진다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 공간(SP2)에 배치된다.
도 29를 참조하여, 공정 장치(200)에서 웨이퍼를 처리하는 방법이 설명된다. 상기 방법은 (1) 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 제1 웨이퍼(W1)를 카세트(60)로부터 웨이퍼 입력단(16a)으로 이송하는 단계, (2) 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 제1 연마 모듈(110a)의 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로 이송하는 단계, (3) 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제1 연마 모듈(110a)의 제1 연마 헤드(20a)에 장착하는 단계, (4) 웨이퍼(W1)를 연마면들(14a-14c) 상에서 연마하기 위하여 제1 연마 헤드(20a)를 회전축(28)을 중심으로 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 연마면들(14a-14c)로 순차적으로 이송하는 단계, (5) 웨이퍼(W1)를 연마한 후에 제1 연마 헤드(20a)를 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로 이송하는 단계, (6) 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 내려 놓는 단계, (7) 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제1 세정 장치(120V)의 세정기 버퍼(16Vb)로 이송하는 단계, (8) 웨이퍼(W1)를 세정 및 건조하기 위하여 내부 웨이퍼 이송 장치(122V)를 이용하여 세정기 버퍼(16Vb)로부터 세정 모듈(124V)을 통하여 제1 세정 장치(120V)의 웨이퍼 출력단(16Vc)으로 이송하는 단계, 그리고 (9) 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 출력단(16Vc)으로부터 카세트(60)로 이송하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 또한 (1) 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 제2 웨이퍼(W2)를 카세트(60)로부터 웨이퍼 입력단(16a)으로 이송하는 단계, (2) 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 제2 연마 모듈(110a')의 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로 이송하는 단계, (3) 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로부터 제2 연마 모듈(110a')의 제1 연마 헤드(20a')에 장착하는 단계, (4) 웨이퍼(W2)를 연마면들(14a'-14c') 상에서 연마하기 위하여 제1 연마 헤드(20a')를 회전축(28')을 중심으로 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로부터 연마면들(14a'-14c')로 순차적으로 이송하는 단계, (5) 웨이퍼(W2)를 연마한 후에 제1 연마 헤드(20a')를 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로 이송하는 단계, (6) 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 이송 스테이션(18')에 내려 놓는 단계, (7) 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로부터 제2 세정 장치(120V')의 세정기 버퍼(16Vb')로 이송하는 단계, (8) 웨이퍼(W2)를 세정 및 건조하기 위하여 내부 웨이퍼 이송 장치(122V')를 이용하여 세정기 버퍼(16Vb')로부터 세정 모듈(124V')을 통하여 제2 세정 장치(120V')의 웨이퍼 출력단(16Vc')으로 이송하는 단계, 그리고 (9) 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 출력단(16Vc')으로부터 카세트(60)로 이송하는 단계를 더 포함한다.
공정 장치(200)의 변형된 실시예에 따르면, 웨이퍼 입력단(16a)은 제2 세정 장치(120V')의 제2 끝 단(120Vy')과 제1 세정 장치(120V)의 세정기 버퍼(16Vb) 사이에 배치되도록 제1 세정 장치(120V) 내에 배치될 수도 있다. 웨이퍼 입력단(16a)은 제1 세정 장치(120V)의 세정기 버퍼(16Vb)의 위쪽이나 아래 쪽에 배치될 수도 있다.
또 다른 변형된 실시예에 따르면, 공정 장치(200)는 도 28에 도시된 제2 웨이퍼 이송 장치(40*) 및 버퍼(16a*)를 도 29에 도시된 공정 장치(200)의 공간(SP2)에 더 포함할 수 있다. 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)는 웨이퍼 입력단(16a)과 버퍼(16a*) 사이에 배치되며, 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 버퍼(16a*)로 그리고 버퍼(16a*)로부터 제1 세정 장치(120V)의 세정기 버퍼(16Vb)로 웨이퍼들을 이송하도록 구성된다. 버퍼(16a*)는 제1 웨이퍼 이송 장치(40)가 접근할 수 있도록 제1 및 제2 웨이퍼 이송 장치들(40 및 40*) 사이에 배치된다. 버퍼(16a*)는 제1 및 제2 웨이퍼 이송 장치들(40 및 40*)에 의하여 이송되는 웨이퍼들을 수직 또는 수평으로 수납할 수 있다.
제2 웨이퍼 이송 장치(40*) 및 버퍼(16a*)를 더 포함하는 상기 변형된 공정 장치(200)를 작동함에 있어서, 연마될 웨이퍼들은 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)에 의하여 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 버퍼(16a*)로 이송되고 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 그곳으로부터 연마 모듈들(110a 및 110a')의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로 이송된다. 웨이퍼들이 연마 모듈들(110a 및 110a') 중의 하나에서 연마된 후에, 제1 그룹의 연마된 웨이퍼들은 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18') 중의 하나로부터 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 버퍼(16a*)로 이송되고, 제1 세정 장치에서 세정 및 건조되기 위하여 버퍼(16a*)로부터 제2 웨이퍼 이송 장치(40*)에 의하여 제1 세정 장치(120V)의 세정기 버퍼(16Vb)로 이송된다. 제2 그룹의 연마된 웨이퍼들은 제2 세정 장치에서 세정 및 건조되기 위하여 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18') 중의 나머지 하나로부터 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 제2 세정 장치(120V')의 세정기 버퍼(16Vb')로 이송된다.
도 33을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치(300)가 설명된다. 도 33은 공정 장치(300)의 평면도이다. 공정 장치(300)는 공장 인터페이스(64), 웨이퍼 이송 장치(40) 및 연마 장치(305)를 포함한다. 연마 장치(305)는 도 29에 도시된 공정 장치(200)에 사용된 2개의 연마 모듈들(110a 및 110a')을 포함한다. 연마 장치(305)에서 연마된 웨이퍼들을 세정 및 건조하기 위하여 적어도 하나의 세정 및 건조 챔버들이 공장 인터페이스(64)와 연마 장치(305) 사이에 배치될 수 있다 (도 33에 도시 되지 않음).
연마 모듈들(110a 및 110a')의 연마면들(14a-14c')은 제1 연마 모듈(110a)의 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b)의 회전축들(15a 및 15b)을 연결하는 직선 N1이 공정 장치(300)의 깊이 방향에 상당한 정도 평행하며, 제1 연마 모듈(110a)의 제2 및 제3 연마면들(14b 및 14c)의 회전축들(15b 및 15c)을 연결하는 직선 N2가 공정 장치(300)의 폭 방향에 상당한 정도 평행하며, 제2 연마 모듈(110a')의 제1 및 제2 연마면들(14a' 및 14b')의 회전축들(15a' 및 15b')을 연결하는 직선 N3가 상기 폭 방향에 상당한 정도 평행하며, 제2 연마 모듈(110a')의 제2 및 제3 연마면들(14b' 및 14c')의 회전축들(15b' 및 15c')을 연결하는 직선 N4가 공정 장치(300)의 상기 깊이 방향에 상당한 정도 평행하며, 제2 연마 모듈(110a')의 제1 및 제2 연마면들(14a' 및 14b')이 공장 인터페이스(64)의 반대편인 공정 장치(300)의 뒤 쪽에 배치되며, 제1 연마 모듈(110a)의 제1 연마면(14a), 제2 연마 모듈(110a')의 제3 연마면(14c') 및 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')이 직선 N2 및 직선 N3 사이에 배치되며, 제1 연마 모듈(110a)의 제3 연마면(14c), 제2 연마 모듈(110a')의 제1 연마면(14a') 및 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')이 직선 N1 및 직선 N4 사이에 배치된다.
웨이퍼 이송 장치(40)는 제1 및 제2 연마 모듈들(110a 및 110a')의 각각의 제3 연마면들(14c 및 14c') 사이의 공간(G2)를 통하여 연마 모듈들(110a 및 110a')의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')과 웨이퍼를 주고 받을 수 있도록 제1 및 제2 연마 모듈들(110a 및 110a')의 제3 연마면들(14c 및 14c') 주위에 배치된다.
도 34를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치(500)가 설명된다. 도 34는 공정 장치(500)의 평면도이다. 공정 장치(500)는 세정 장치(520), 2 개의 연마 모듈들(10a 및 10a'), 공장 인터페이스(64), 웨이퍼 이송 장치(40), 웨이퍼 이송 장치(40C), 웨이퍼 입력단(16a), 버퍼(16a*) 및 세정기 버퍼(16b)를 포함한다. 도 1에 도시된 연마 모듈(10)이 연마 모듈들(10a 및 10a')로 사용될 수 있다.
세정 장치(520)는 3 개의 세정 챔버들(125a-125c)과 2 개의 건조 챔버들(125x 및 125y)을 포함한다. 그러나 세정 장치(520)는 6개의 세정 챔버들(125a-125c 및 125a'-125c')과 4개의 건조 챔버들(125x, 125y, 125x' 및 125y')을 포함할 수도 있다 (세정 챔버들 125a'-125c' 및 건조 챔버들 125x' 및 125y'은 도 34에 도시되지 않음). 세정 챔버들(125a'-125c')은 각각 세정 챔버들(125a-125c) 상에 적층될 수 있다. 건조 챔버들(125x' 및 125y')은 각각 건조 챔버들(125x 및 125y) 상에 적층될 수 있다.
세정 장치(520)는 그 긴 변(520a)이 공장 인터페이스(64)의 긴 변(64a)에 평행하고, 세정 장치(520)가 공장 인터페이스(64)와 역시 공장 인터페이스의 긴 변(64a)에 평행하게 배치되는 직선 트랙(42C)의 사이에 배치된다. 웨이퍼 이송 장치(40C)는 세정기 버퍼(16b)로부터 세정 챔버들(125a-125c)로 그리고 세정 챔버들(125a-125c)로부터 건조 챔버들(125x 및 125y)로 웨이퍼를 이송하도록 직선 트랙(42C)에 장착된다. 웨이퍼 이송 장치(40C)는 제1 및 제2 암(41a 및 41b, arm)을 포함하는데, 제1 암(41a)은 세정될 웨이퍼를 세정기 버퍼(16b)로부터 세정 챔버들(125a-125c)로 이송하는데 사용되며, 제2 암(41b)은 세정 챔버들(125a-125c)에서 세정된 웨이퍼를 세정 챔버들(125a-125c)로부터 건조 챔버들(125x 및 125y)로 이송하는데 사용된다. 웨이퍼 이송 장치(40C)는 또한 웨이퍼들을 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 버퍼(16a*)로 이송하도록 구성된다. 웨이퍼 입력단(16a)은 공장 인터페이스(64)의 웨이퍼 이송 장치(50)가 웨이퍼를 전달할 수 있도록 그리고 웨이퍼 이송 장치(40C)가 웨이퍼를 가져갈 수 있도록 서로 인접한 세정 챔버(125a)와 건조 챔버(125x) 사이에 배치될 수 있고, 세정 챔버들(125a-125c)과 건조 챔버들(125x 및 125y)의 위쪽에 배치될 수도 있다.
세정 챔버들(125a-125c)과 건조 챔버들(125x 및 125y)은 웨이퍼 이송 장치(40C)를 향하여 각각 제1 개구부를 가지도록 구성되는데, 제1 개구부를 통하여 웨이퍼 이송 장치(40C)로부터 웨이퍼를 받아 들인다. 건조 챔버들(125x 및 125y)은 웨이퍼 이송 장치(50)를 향하여 각각 제2 개구부를 가지도록 구성되는데, 제2 개구부를 통하여 웨이퍼 이송 장치(50)가 웨이퍼를 가져간다.
연마 모듈들(10a 및 10a')과 웨이퍼 이송 장치(40)는 공장 인터페이스(64)의 반대편에 웨이퍼 이송 장치(40C)를 가로질러서 배치된다. 버퍼(16a*)와 세정기 버퍼(16b)는 웨이퍼 이송 장치들(40 및 40C) 사이에 배치된다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 웨이퍼들을 버퍼(16a*)로부터 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로 그리고 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로부터 세정기 버퍼(16b)로 이송한다.
제1 연마 모듈(10a)은 연마면들(14a 및 14b)의 회전축들(15a 및 15b)을 연결하는 직선이 공정 장치(500)의 깊이 방향에 상당한 정도로 평행하며, 제1 연마면(14a)이 직선 트랙(42C)에 인접하며, 웨이퍼 이송 스테이션(18)이 제2 연마 모듈(10a')의 웨이퍼 이송 스테이션(18')과 웨이퍼 이송 장치(40)에 인접하도록 배치된다.
제2 연마 모듈(10a')은 공정 장치(500)의 뒤 쪽에 배치되는데, 연마면들(14a' 및 14b')의 회전축들(15a' 및 15b')을 연결하는 직선이 공정 장치(500)의 폭 방향에 상당한 정도로 평행하며, 제2 연마 모듈(10a')의 연마면들(14a' 및 14b')의 회전축들(15a' 및 15b')로부터 공장 인터페이스(64)까지의 거리가 제1 연마 모듈(10a)의 제2 연마면(14b)의 회전축(15a)로부터 공장 인터페이스(64)까지의 거리 보다 더 크며, 웨이퍼 이송 스테이션(18')이 웨이퍼 이송 장치(40)를 마주보며, 제2 연마 모듈(10')과 직선 트랙(42C) 사이에 공간(SP4)이 존재하도록 배치된다. 공간(SP4)은 웨이퍼 이송 장치(40), 버퍼(16a*) 및 세정기 버퍼(16b)가 놓이는 공간을 제공한다. 공간(SP4)은 또한 엔지니어가 연마 모듈들(10a 및 10a')과 세정 장치(520)를 유지 관리하기 위하여 접근할 수 있는 공간을 제공한다.
도 35를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공정 장치(600)가 설명된다. 도 35는 공정 장치(600)의 평면도이다. 공정 장치(600)는 2개의 세정 장치들(620 및 620'), 공장 인터페이스(64) 및 웨이퍼 이송 장치(40C)를 포함한다. 웨이퍼 이송 장치(40C)는 직선 트랙(42C)에 장착된다.
각각의 세정 장치들(620 및 620')은 세정기 버퍼(16b), 여러 개의 세정 챔버들(125a-125c), 건조 챔버(125x) 및 다수의 내부 웨이퍼 이송 장치들(127)을 포함한다. 세정 챔버들(125a-125c)은 세정기 버퍼(16b)와 건조 챔버(125x) 사이에 배치된다. 내부 웨이퍼 이송 장치들(127)은 세정기 버퍼(16b)와 세정 및 건조 챔버들(125a-125c 및 125x) 사이에서 웨이퍼를 이송하도록 배치되고 구성된다.
제1 세정 장치(620)는 그 긴 변(620a)이 공장 인터페이스(64)의 긴 변(64a)에 상당한 정도로 평행하며, 공장 인터페이스(64)의 긴 변에 평행하도록 배치된 직선 트랙(42C)과 공장 인터페이스(64) 사이에 배치된다. 제2 세정 장치(620')는 직선 트랙(42C)이 제1 및 제2 세정 장치들(620 및 620') 사이에 배치되도록 배치되며, 그 긴 변(620a')이 제1 세정 장치(620)의 긴 변(620a)에 평행하도록 배치된다.
공정 장치(600)는 웨이퍼 입력단(16a), 버퍼(16a*), 웨이퍼 출력단(16c), 제2 버퍼(16b*) 및 웨이퍼 이송 장치(40)를 더 포함한다. 웨이퍼 입력단(16a)과 웨이퍼 출력단(16c)은 공장 인터페이스(64)의 웨이퍼 이송 장치(50)가 웨이퍼를 전달할 수 있도록 그리고 웨이퍼 이송 장치(40C)가 웨이퍼를 가져갈 수 있도록 제1 세정 장치(620) 근처에 배치되며, 제1 세정 장치(620)의 세정기 버퍼(16b) 및 웨이퍼 지지대들(124a-124c 및 124x)의 위쪽에 배치될 수 있다.
버퍼(16a*)와 제2 버퍼(16b*)는 웨이퍼 이송 장치(40C)가 버퍼(16a*)로 웨이퍼를 전달하고 제2 버퍼(16b*)로부터 웨이퍼를 가져갈 수 있도록 제2 세정 장치(620') 근처에 배치되며, 제2 세정 장치(620')의 세정기 버퍼(16b') 및 웨이퍼 지지대들(124a'-124c' 및 124x')의 위쪽에 배치될 수 있다.
공정 장치(600)는 도 34에 도시된 공정 장치(500)에 사용된 연마 모듈들(10a 및 10a')을 그대로 사용한다. 웨이퍼 이송 장치(40)는 버퍼(16a*)로부터 연마 모듈들(10a 및 10a')의 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로 웨이퍼를 전달하며, 웨이퍼 이송 스테이션들(18 및 18')로부터 제2 버퍼(16b*)와 제2 세정 장치(620')의 세정기 버퍼(16b')로 웨이퍼를 전달한다.
공정 장치(600)에서 웨이퍼를 처리하기 위한 방법은
(1) 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 카세트(60)로부터 제1 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 입력단(16a)으로 전달하며, 웨이퍼 이송 장치(40C)에 의하여 웨이퍼 입력단(16a)으로부터 버퍼(16a*)로 웨이퍼(W1)를 전달하며, 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 버퍼(16a*)로부터 제1 연마 모듈(10a)의 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로 웨이퍼(W1)를 전달하는 단계,
(2) 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 이송 스테이션(18)로부터 제1 연마 모듈(10a)의 제1 연마 헤드(20a)로 장착시키며, 제1 연마 헤드(20a)를 제1 및 제2 연마면들(14a 및 14b)로 이송시키며, 제1 연마 헤드를 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로 되돌리며, 웨이퍼(W1)를 제1 연마 헤드(20a)로부터 웨이퍼 이송 스테이션(18)에 내려 놓는 단계,
(3) 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 이송 스테이션(18)으로부터 제2 버퍼(16b*)로 이송하며, 웨이퍼 이송 장치(40C)의 제1 암(41a)를 사용하여 웨이퍼(W1)를 제2 버퍼(16b*)로부터 제1 세정 장치(620)의 세정기 버퍼(16b)로 이송하는 단계,
(4) 세정 챔버들(125a-125c)에서 세정하고 건조 챔버(125x)에서 건조하기 위하여 웨이퍼(W1)를 내부 웨이퍼 이송 장치들(127)을 이용하여 세정기 버퍼(16b)로부터 세정 챔버들(125a-125c)을 거쳐서 건조 챔버(125x)까지 이송하는 단계, 그리고
(5) 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼(W1)를 제1 세정 장치(620)의 건조 챔버(125x)로부터 카세트(60)로 이송하는 단계를 포함한다.
공정 장치(600)에서 웨이퍼를 처리하기 위한 상기 방법은 또한 (1) 제1 웨이퍼(W1)가 버퍼(16a*)로 이송된 것과 같은 방법으로 제2 웨이퍼(W2)를 카세트(60)로부터 버퍼(16a*)로 전달하며, 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 버퍼(16a*)로부터 제2 연마 모듈(10a')의 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로 전달하는 단계,
(2) 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로부터 제2 연마 모듈(10a')의 제1 연마 헤드(20a')로 장착시키며, 제1 연마 헤드(20a')를 제1 및 제2 연마면들(14a' 및 14b')로 이송시키며, 제1 연마 헤드(20a')를 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로 되돌리며, 웨이퍼(W2)를 제1 연마 헤드(20a')로부터 웨이퍼 이송 스테이션(18')에 내려 놓는 단계,
(3) 웨이퍼 이송 장치(40)에 의하여 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 이송 스테이션(18')으로부터 제2 세정 장치(620')의 세정기 버퍼(16b')로 이송하며, 세정 챔버들(125a'-125c')에서 세정하고 건조 챔버(125x')에서 건조하기 위하여 웨이퍼(W2)를 내부 웨이퍼 이송 장치들(127)을 이용하여 세정기 버퍼(16b')로부터 세정 챔버들(125a'-125c')을 거쳐서 건조 챔버(125x')까지 이송하는 단계, 그리고
(4) 웨이퍼 이송 장치(40C)의 제2암(41b)에 의하여 웨이퍼(W2)를 건조 챔버(125x')로부터 웨이퍼 출력단(16c)으로 이송하며, 웨이퍼 이송 장치(50)에 의하여 웨이퍼(W2)를 출력단(16c)으로부터 카세트(60)로 이송하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 특정한 실시예들을 참조하여 설명되었으나 본 발명은 이렇게 설명된 특정한 실시예들에 의해서 제한 받지 않으며 본 발명의 취지를 따르는 변형된 실시예들에 대해서도 유효하게 적용된다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼들을 연마 및 세정하기 위한 다양한 장치들 및 방법들이 설명되었으나, 상기 장치들과 방법들은 반도체 웨이퍼가 아닌 다른 대상들을 연마하고 세정하기 위하여 사용될 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명은 반도체 웨이퍼들을 연마 및 세정하기 위한 다양한 장치에 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 연마 테이블 상에 지지되는 적어도 하나의 연마면;
    적어도 하나의 연마 헤드를 포함하는 적어도 하나의 연마 헤드 조립체;
    상기 연마 헤드와 피연마체를 주고 받도록 구성된 적어도 하나의 피연마체 이송 스테이션; 및
    상기 적어도 하나의 연마면과 상기 적어도 하나의 피연마체 이송 스테이션의 상부에 배치되는 개구부를 포함하는 지지 구조물, 상기 개구부에 의하여 에워 싸이며 상기 지지 구조물에 의하여 지지되는 적어도 하나의 내부 가이드 레일, 상기 적어도 하나의 내부 가이드 레일 상에서 미끄러져 움직이도록 체결되는 적어도 하나의 제1 가이드 블록, 상기 개구부를 에워 싸며 상기 지지 구조물에 의해 지지되는 적어도 하나의 외부 가이드 레일, 상기 적어도 하나의 외부 가이드 레일 상에서 미끄러져 움직이도록 체결되는 적어도 하나의 제2 가이드 블록, 상기 적어도 하나의 제1 가이드 블록과 상기 적어도 하나의 제2 가이드 블록에 장착되며 상기 적어도 하나의 연마 헤드 조립체를 지지하는 적어도 하나의 헤드 지지 수단, 및 상기 적어도 하나의 헤드 지지 수단에 체결된 상기 적어도 하나의 연마 헤드 조립체를 상기 적어도 하나의 연마면과 상기 적어도 하나의 피연마체 이송 스테이션 사이에서 이송하도록 구성되며 상기 적어도 하나의 헤드 지지 수단에 체결되는 적어도 하나의 구동 장치를 포함하는 이송 장치;
    를 포함하는 연마 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 이송 장치가 상기 적어도 하나의 헤드 지지 수단의 상부이며 상기 적어도 하나의 구동 장치의 하부인 공간에 배치되는 적어도 하나의 차폐 수단을 더 포함하는 연마 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 이송 장치가 상기 적어도 하나의 내부 가이드 레일 부근에 배치되며 상기 개구부 방향으로 가압 공기를 분사하도록 구성되는 내부 유체 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 이송 장치가 상기 적어도 하나의 외부 가이드 레일 부근에 배치되며 상기 개구부 방향으로 가압 공기를 분사하도록 구성되는 외부 유체 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
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